设计模式详解

1. 设计模式概述

1.1 三大分类

1.2 设计原则

2. 创建型模式

2.1 单例模式（Singleton）

确保一个类只有一个实例：

// 双重检查锁
public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

2.2 工厂方法模式（Factory Method）

定义创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类：

Product ←── ConcreteProduct
   ▲
   │
Creator ──→ FactoryMethod()
   ▲
   │
ConcreteCreator ──→ FactoryMethod() → ConcreteProduct

2.3 抽象工厂模式（Abstract Factory）

创建一组相关对象的接口：

AbstractFactory
├── createProductA()
└── createProductB()
     ▲
     │
ConcreteFactory1 → ProductA1, ProductB1
ConcreteFactory2 → ProductA2, ProductB2

2.4 建造者模式（Builder）

分步骤构建复杂对象：

User user = User.builder()
    .name("张三")
    .age(25)
    .email("zhangsan@example.com")
    .build();

2.5 原型模式（Prototype）

通过克隆创建对象：

public class Prototype implements Cloneable {
    public Prototype clone() {
        return (Prototype) super.clone();
    }
}

3. 结构型模式

3.1 适配器模式（Adapter）

将一个类的接口转换为客户期望的接口：

Client → [Target接口] ← [Adapter] → [Adaptee]

3.2 装饰器模式（Decorator）

动态地给对象添加职责：

Component ←── Decorator
   ▲            ▲
   │            │
ConcreteComponent  ConcreteDecorator

InputStream in = new FileInputStream("file.txt");
in = new BufferedInputStream(in);    // 装饰：缓冲
in = new GZIPInputStream(in);         // 装饰：解压

3.3 代理模式（Proxy）

控制对对象的访问：

3.4 其他结构型模式

4. 行为型模式

4.1 观察者模式（Observer）

定义对象间一对多的依赖关系：

Subject
├── attach(observer)
├── detach(observer)
└── notify() ──→ Observer.update()
                    ▲
        ┌───────────┼───────────┐
   ConcreteObserver1  ConcreteObserver2

4.2 策略模式（Strategy）

定义算法族，封装后使它们可以互换：

interface SortStrategy {
    void sort(int[] array);
}

class QuickSort implements SortStrategy { ... }
class MergeSort implements SortStrategy { ... }

class Sorter {
    private SortStrategy strategy;
    public void setStrategy(SortStrategy s) { this.strategy = s; }
    public void sort(int[] arr) { strategy.sort(arr); }
}

4.3 模板方法模式（Template Method）

定义算法骨架，子类实现具体步骤：

abstract class DataProcessor {
    public final void process() {  // 模板方法
        readData();
        transformData();
        writeData();
    }
    protected abstract void readData();
    protected abstract void transformData();
    protected void writeData() { /* 默认实现 */ }
}

4.4 其他行为型模式

5. 模式选择指南