設計模式是在不斷出現的特定情境下，針對特定問題，可以重複使用的特定解決模式（套路）。本文依照創建型、結構型、行為型三大類，總結了常見的 24 種設計模式的使用要點，包括適用場景、解決方案、及其對應的 Java 實作。
設計模式，是在某個不斷出現的「情境(Context)」下，針對某個「問題」的某種「解決方案」：
「問題」必須是重複出現的，「解決方案」必須是可重複應用的；
“問題”包含了“一個目標”和“一組約束”，當解決方案在兩者之間取得平衡，才是有用的模式；
一個類別只有一個職責，而不是多個職責耦合在一個類別中（例如介面與邏輯要分離）。
對擴展開放，對修改關閉，使用介面和抽象類別。
父類別可以出現的地方，子類別一定可以出現，這是繼承複用的基石。
低依賴，各實體盡量獨立，盡量減少相互作用。
客戶(client)應該不依賴它不使用的方法。盡量使用多個介面分工合成，而不是單一介面耦合多種功能。
Both should depend upon abstractions.Abstractions shul nottails Details should depend upon abstractions.
要依賴抽象（介面或抽象類別），而不是具體（具體類別）。
設計模式看似簡單問題複雜化。但「簡單」的設計彈性差，在目前專案中不方便擴展，拿到其他專案更是無法使用，相當於「一次性程式碼」。而設計模式的程式碼，結構清晰，目前專案中便於擴展，拿到其他專案也適用，是通用的設計。
許多程式設計師接觸到設計模式之後，都有相見恨晚的感覺，感覺自己脫胎換骨，達到了新的境界，設計模式可以作為程式設計師劃分水平的標準。
不過我們也不能陷入模式的陷阱，為了使用模式而去套模式，那樣會陷入形式主義。
(1)與他人溝通時，提到設計模式名稱，就隱含了其模式；
(2) 使用模式觀察軟體系統，可以保持在設計層次，而不會被停留在瑣碎的物件細節上；
(3) 團隊間用設計模式交流，彼此看法不容易誤解。
非常建議閱讀。英文書名是《Head First Design Patterns》。
信耶穌的人都要讀聖經，信OO(面向對象)的人都要讀四人組的《Head First 設計模式》，官方網站 Head First Design Patterns。 2004 該書榮獲Jolt獎(類似電影領域的奧斯卡獎)。
是首次將模式歸類的功臣，開啟了軟體領域的一大躍進；
模式的範本：包含名稱、類目、意圖、動機、適用性、類別圖、參與者及其協作、結果、實現、範例程式碼、已知應用、相關模式等。
英文書名是《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》 。也是四人組所著。
是軟體工程領域有關軟體設計的一本書，提出並總結了對於一些常見軟體設計問題的標準解決方案，稱為軟體設計模式。這本書在1994年10月21日首次出版，至2012年3月已印行40張。
設計模式可分為三個大類，每個大類又包含若干具體的模式。
容易混淆的幾種模式：簡單工廠S / 抽象工廠A / 工廠方法F / 模板方法T
「工廠」字樣的：帶的只用來建立實例，例如S/A/F；不帶的則不限，例如T；
「方法」字樣的：帶的無需額外的客戶端參與，可以獨立運轉，例如F/T；不帶的需要額外的客戶端調用，例如S/A。
#用於物件的創建，把創建物件的工作放在另一個物件中，或延後到子類別中。
確保一個類別只有一個實例，並提供一個全域的存取點。
要注意的是，多個類別載入器下使用單例，會導致各類別載入器下方都有一個單例實例，因為每個類別載入器都有自己獨立的命名空間。
JDK 中的單例有 Runtime.getRuntime()、NumberFormat.getInstance()
下面總結了四種執行緒安全的 Java 實作方法。每個實作都可以用 Singleton.getInstance().method(); 呼叫。
關鍵想法：作為類別的靜態全域變量，載入該類別時實例化。
缺點是真正使用該實例之前（也有可能一直沒用到），就已經實例化，浪費資源。
對於 Hotspot VM，如果沒涉及到該類，實際上是首次呼叫 getInstance() 時才實例化。
/**
* @author: kefeng.wang
* @date: 2016-06-07 10:21
**/public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton() {
} // 基于 classLoader 机制，自动达到了线程安全的效果
public static Singleton getInstance() { return instance;
} public void method() {
System.out.println("method() OK.");
}
}關鍵想法：在方法 getInstance() 上實現同步。
缺點是每次呼叫 getInstance() 都會加鎖，但實際上只有首次實例化時才需要，後續的加鎖都是浪費，導致效能大降。
/**
* @author: kefeng.wang
* @date: 2016-06-07 10:21
**/public class Singleton {
private static Singleton instance = null; private Singleton() {
} public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) {
instance = new Singleton();
} return instance;
} public void method() {
System.out.println("method() OK.");
}
}#關鍵想法：不同步的情況下檢查到尚未創建，再同步檢查到尚未實例化時，才實例化。以便大大減少同步的情況。
缺點是：要求 JDK5 ，否則許多 JVM 對 volatile 的實作導致雙重加鎖失效。不過現在極少開發者會用 JDK5，所以這個缺點關係不大。
/**
* @author: kefeng.wang
* @date: 2016-06-07 10:21
**/public class Singleton {
private volatile static Singleton instance = null; // 注意 volatile
private Singleton() {
} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { // 初步检查：尚未实例化
synchronized (Singleton.class) { // 再次同步(对 Singleton.class)
if (instance == null) { // 确认尚未实例化
instance = new Singleton();
}
}
} return instance;
} public void method() {
System.out.println("method() OK.");
}
}關鍵想法：全域靜態成員放在內部類別中，只有該內部類別被引用時才實例化，以達到延遲實例化的目的。這是個完美方案：
確保延遲實例化至getInstance() 的呼叫；
無需加鎖，效能佳;
不受JDK 版本限制。
/**
* @author: kefeng.wang
* @date: 2016-06-07 10:21
**/public class Singleton {
private static class InstanceHolder { // 延迟加载实例
private static Singleton instance = new Singleton();
} private Singleton() {
} public static Singleton getInstance() { return InstanceHolder.instance;
} public void method() {
System.out.println("method() OK.");
}
}#將物件的建立過程，封裝到一個生成器物件中，客戶按步驟呼叫它完成建立。
Java 實作請參考StringBuilder 的來源碼，這裡給出其使用效果：
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hello world!").append(123).append('!');
System.out.println(sb.toString());#不是真正的“設計模式”。本身是工廠實作類，直接提供創建方法(可多個)，可以是靜態方法。 JDK 中有 Boolean.valueOf(String)、Class.forName(String)。
/**
* @author: kefeng.wang
* @date: 2016-06-09 19:42
**/public class DPC3_SimpleFactoryPattern {
private static class SimpleFactory {
public CommonProduct createProduct(int type) { // 工厂方法，返回“产品”接口，形参可无
if (type == 1) { return new CommonProductImplA(); // 产品具体类
} else if (type == 2) { return new CommonProductImplB();
} else if (type == 3) { return new CommonProductImplC();
} else { return null;
}
}
} private static class SimpleFactoryClient {
private SimpleFactory factory = null; public SimpleFactoryClient(SimpleFactory factory) { this.factory = factory;
} public final void run() {
CommonProduct commonProduct1 = factory.createProduct(1);
CommonProduct commonProduct2 = factory.createProduct(2);
CommonProduct commonProduct3 = factory.createProduct(3);
System.out.println(commonProduct1 + ", " + commonProduct2 + ", " + commonProduct3);
}
} public static void main(String[] args) {
SimpleFactory factory = new SimpleFactory(); // 工厂实例
new SimpleFactoryClient(factory).run(); // 传入客户类
}
}#一個抽象類，定義建立物件的抽象方法。繼承後的多個實作類別中，實作建立物件的方法。
客戶端靈活選擇實現類，完成物件的建立。
JDK 中採用此模式的有 NumberFormat.getInstance()。
建立方法的對於抽象類別和實作類別的分工，與「抽象工廠」類似。
差別在於：本模式無需客戶端，自身方法即可完成物件建立前後的操作。
當建立實例的過程很複雜或很昂貴時，可透過複製實作。例如 Java 的 Object.clone()。
用於類別或物件的組合關係。
將一個介面適配成期望的另一個接口，可以消除接口不匹配所造成的相容性問題。
例如把Enumeration<E> 適配成Iterator<E>，Arrays.asList() 把T[]適配成List<T>。
事物由多個因子組合而成，而每個因子都有一個抽象類別和多個實現類，最終這多個因子可以自由組合。
例如多種遙控器 多種電視機、多種車型 多種路況 多種駕駛者。 JDK 中的 JDBC 和 AWT。
把物件的「部分/整體」以樹狀結構組織，以便統一對待單一物件或多個物件組合。
例如多層選單、二元樹等。
運行時動態地將職責附加到裝飾者上。
擴充功能有兩種方式，類別繼承是編譯時靜態決定，而裝飾者模式是執行時期動態決定，有獨特優勢。
例如 StringReader 被 LineNumberReader 裝飾後，為字元流擴充了 line 相關介面。
提供了一個統一的高層接口，用來存取子系統中的一群接口，讓子系統更容易使用。
例如電腦的啟動(或關閉)，是呼叫CPU/記憶體/磁碟各自的啟動(或關閉)介面。
運用共享技術有效支援大量細粒度的物件。
例如文字處理器，無需為每個字元的多次出現而產生多個字形對象，而是外部資料結構中同一字元的多次出現共用一個字形物件。
JDK 中的 Integer.valueOf(int) 就採用此模式。
proxy 建立並持有 subject 的引用，client 呼叫 proxy 時，proxy 會轉送給 subject。
例如 Java 裡的 Collections 集合視圖、RMI/RPC 遠端呼叫、快取代理、防火牆代理等。
用於類別或物件的呼叫關係。
一個請求沿著一條鏈傳遞，直到該鏈上的某個處理者處理它為止。
例如 SpringMVC 中的過濾器。
將命令封裝為對象，可以隨意儲存/載入、傳遞、執行/撤銷、排隊、記錄日誌等，將“動作的請求者”從「動作的執行者」解耦。
參與方包括 Invoker(呼叫者) => Command(命令) => Receiver(執行者)。
例如定時任務、執行緒任務 Runnable。
用於建立簡易的語言解釋器，可處理腳本語言和程式語言，為每個規則建立一個類別。
例如 JDK 中的 java.util.Pattern、java.text.Format。
提供一個方法，順序存取一個聚合物件中的各個元素，而無需暴露其內部表現。
例如 JDK 中的 java.util.Iterator 和 java.util.Enumeration。
使用一個中介對象，封裝一系列的對象交互，中介對象使各對象無需顯式相互引用，從而使其耦合鬆散，而且可以獨立地改變它們之間的交互作用。
例如 JDK 中的 java.util.Timer 和 java.util.concurrent.ExecutorService.submit()。
備忘錄物件用來儲存另一個物件的內部狀態的快照，並可在外部儲存起來，之後可還原到當初的狀態。例如 Java 序列化。
例如 JDK 中的 java.util.Date 和 java.io.Serializable。
物件間一對多的依賴，被觀察者狀態改變時，觀察者都會收到通知。
參與者包括 Observable(被觀察者) / Observer(觀察者)。
例如 RMI 中的事件、java.util.EventListener。
物件的內部狀態變化時，其行為也隨之改變。其內部實作是，定義一個狀態父類，為每種狀態擴展出狀態子類，當物件內部狀態變化時，所選的狀態子類別也跟著切換，但外部只需與該物件交互，而不知道狀態子類別的存在。
例如影片播放器的停止/播放/暫停等狀態。
定義一組演算法，分別封裝起來，獨立於客戶之外，演算法變更時不影響客戶使用。
例如遊戲中的不同角色，可以使用各種裝備，這些裝備可以策略的方式封裝起來。
例如 JDK 中的 java.util.Comparator#compare()。
抽象類別中定義頂級的邏輯框架(叫做「模板方法」)，一些步驟（可以建立實例或其他操作）延遲到子類實現，自身可獨立運作。
當子類別實現的操作是創建實例時，模板方法就變成了工廠方法模式，所以說工廠方法是特殊的模板方法。
在不修改被訪客資料結構的前提下，訪客中封裝存取操作，關鍵點是被訪客中提供被訪問的接口。
適用場景是被訪客穩定但訪客靈活多變，或訪客有多種不同類別的操作。
結合兩個或更多模式，組成一個解決方案，解決經常發生的一般性問題。
使用案例：MVC模式(Model/View/Controller)，使用了觀察者(Observer)、策略(Strategy)、組合(Composite)、工廠(Factory)、裝飾器(Decorator)等模式。
使用案例：家用電器＝介面＋資料＋邏輯控制，商場＝店面＋倉庫＋邏輯控制。
維基百科: 設計模式
Wikipedia: Software design pattern
TutorialsPoint: Design Pattern
設計模式是在不斷出現的特定情境下，針對特定問題，可以重複使用的特定解決模式（套路）。本文依照創建型、結構型、行為型三大類，總結了常見的 24 種設計模式的使用要點，包括適用場景、解決方案、及其對應的 Java 實作。
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以上是總結常見的 24 種設計模式的使用要點及其 Java 實現的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！
