Java设计模式是一套被广泛应用的概念和模板，用于解决常见的软件设计问题。掌握这些设计模式对于软件开发人员来说是非常重要的。在这篇文章中，我们将介绍Java常用的设计模式及其应用场景，并通过代码案例来加深理解。

一、单例模式

单例模式是Java最常见的设计模式之一。它确保一个类只能有一个实例，并为该类提供全局访问点。在需要唯一实例的情况下，单例模式是非常有用的。例如，在一个web应用程序中，一个数据库连接对象只能有一个实例。

代码案例：

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

二、工厂模式

工厂模式是一种创建型模式，它通过提供工厂方法来实例化对象。在Java中，工厂模式广泛应用于创建通用对象，并将其与应用程序的其他部分隔离开来。例如，一个图形应用程序可以使用工厂模式来创建各种图形对象，如圆形、长方形等。

代码案例：

public interface Shape {
 void draw();
}
public class Circle implements Shape {
 @Override
 public void draw() {
  System.out.println("Circle Drawn.");
 }
}
public class Rectangle implements Shape {
 @Override
 public void draw() {
  System.out.println("Rectangle Drawn.");
 }
}
public class ShapeFactory {
 public Shape getShape(String type) {
  if (type.equalsIgnoreCase("CIRCLE")) {
   return new Circle();
  } else if (type.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")) {
   return new Rectangle();
  }
  return null;
 }
}

关键词：工厂模式、工厂方法、图形对象

三、观察者模式

观察者模式是一种行为模式，它允许对象之间的通信。在Java中，观察者模式广泛应用于mvc应用程序中。当模型或状态发生变化时，观察者会被通知，从而更新视图。

代码案例：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Subject {
 private List
  observers = new ArrayList<>();
 
 private int state;
 public int getState()
  return state;
 
 public void setState(int state) {
  this.state = state;
  notifyAllObservers();
 }
 public void attach(Observer observer) {
  observers.add(observer);
 }
 public void notifyAllObservers() {
  for (Observer observer : observers) {
   observer.update();
  }
 }
}
public abstract class Observer {
 protected Subject subject;
 public abstract void update();
}
public class BinaryObserver extends Observer {
 public BinaryObserver(Subject subject) {
  this.subject = subject;
  this.subject.attach(this);
 }
 @Override
 public void update() {
  System.out.println("Binary String: " + Integer.toBinaryString(subject.getState()));
 }
}
public class OctalObserver extends Observer {
 public OctalObserver(Subject subject) {
  this.subject = subject;
  this.subject.attach(this);
 }
 @Override
 public void update() {
  System.out.println("Octal String: " + Integer.toOctalString(subject.getState()));
 }
}
public class HexObserver extends Observer {
 public HexObserver(Subject subject) {
  this.subject = subject;
  this.subject.attach(this);
 }
 @Override
 public void update() {
  System.out.println("Hex String: " + Integer.toHexString(subject.getState()));
 }
}
public class ObserverPatternDemo {
 public static void main(String[] args) {
  Subject subject = new Subject();
  new BinaryObserver(subject);
  new OctalObserver(subject);
  new HexObserver(subject);
  System.out.println("First state change: 15");
  subject.setState(15);
  System.out.println("Second state change: 20");
  subject.setState(20);
 }
}

关键词：观察者模式、mvc、视图

总结：

掌握Java常用的设计模式及其应用场景对于软件工程师来说是非常重要的，这篇文章介绍了单例模式、工厂模式和观察者模式，并附带了相应的代码案例。通过学习这些设计模式，软件工程师可以更好地理解面向对象编程，提高软件开发效率。

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