學習Java設計模式

Java是一種非常流行的編程語言，Java程序員們經常使用設計模式來解決各種問題。設計模式是在軟件設計過程中，經過實踐證明的最佳編程實踐，旨在提高軟件的可重用性、可維護性和可擴展性。本文將介紹Java設計模式的一些基本概念、應用場景和代碼示例，幫助讀者更好地理解和運用設計模式。

一、單例模式

單例模式是Java設計模式中最基礎、最常用的一種模式，它保證在任何情況下都只存在一個實例。單例模式常用於管理全局資源，例如配置文件、日誌輸出、數據庫連接等等。

單例模式的實現方式主要有兩種：餓漢式和懶漢式。餓漢式在類加載時就初始化實例，懶漢式則在第一次調用時才初始化實例。下面是一個懶漢式單例模式的代碼示例：

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

上面這段代碼定義了一個Singleton類，它包含了一個私有構造方法和一個靜態的getInstance()方法。getInstance方法通過判斷instantiate是否為空，若為空則new一個Singleton對象，否則直接返回該實例，保證只有一個實例存在。

二、工廠模式

工廠模式是一種創建型模式，它為創建對象提供了一個通用的接口，並允許子類決定實例化對象的類。工廠模式的主要目的是將對象的創建和使用分離開來，並通過工廠方法創建對象，從而實現靈活、可擴展、易維護的代碼。

下面是一個工廠模式的代碼示例：

public interface Shape {
    void draw();
}

public class Rectangle implements Shape {

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
    }
}

public class Circle implements Shape {

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
    }
}

public class ShapeFactory {

    public Shape getShape(String shapeType){
        if(shapeType == null){
            return null;
        }        
        if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
            return new Circle();
        } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
            return new Rectangle();
        }
        return null;
    }
}

上面這段代碼定義了一個Shape接口和兩個具體實現類（Rectangle和Circle），同時定義了一個工廠類ShapeFactory，用於根據不同的參數來創建不同的Shape對象。這樣，我們就可以將對象的創建和使用解耦開來，從而實現更加靈活的代碼。

三、觀察者模式

觀察者模式是一種行為型模式，它定義了對象之間的一對多的依賴關係。當一個對象狀態發生改變時，所有依賴於它的對象都將得到通知並自動更新。觀察者模式常用於GUI開發和事件處理等場景中。

下面是一個觀察者模式的代碼示例：

public interface Observer {
    void update(String message);
}

public class ConcreteObserver implements Observer {
    private String name;

    public ConcreteObserver(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println(name + " received message: " + message);
    }
}

public interface Subject {
    void addObserver(Observer observer);

    void removeObserver(Observer observer);

    void notifyObservers(String message);
}

public class ConcreteSubject implements Subject {
    private List observers = new ArrayList();

    @Override
    public void addObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    @Override
    public void removeObserver(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    @Override
    public void notifyObservers(String message) {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(message);
        }
    }
}

上面這段代碼定義了一個Observer接口和兩個實現類（ConcreteObserver和ConcreteSubject），同時定義了一個Subject接口和一個實現類（ConcreteSubject），其中ConcreteSubject類實現了addObserver、removeObserver和notifyObservers方法，被觀察者狀態發生變化時會通知觀察者並調用其update方法。

四、總結

設計模式是Java程序員必須掌握的一項技能，它們幫助開發者以更好的方式去解決長期存在的軟件設計問題。本文介紹了單例模式、工廠模式和觀察者模式的概念、應用場景和代碼示例，希望可以幫助讀者更好地理解和運用這些設計模式。