Java源码设计模式深度解析 | 提升代码质量与扩展性

引言：Java源码设计模式的重要性

Java作为一门广泛应用的编程语言，其源码中蕴含的设计模式是提升代码质量的关键。设计模式（Design Patterns）是解决特定问题的经典解决方案，通过学习和应用这些模式，开发者可以编写出更加高效、可维护的代码。

单例模式：确保全局唯一实例

单例模式（Singleton Pattern）是Java中最常见的设计模式之一，其核心思想是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。在Java源码中，如`java.lang.Runtime`类就采用了单例模式。通过私有构造函数和静态方法获取实例，确保全局唯一性。

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

工厂模式：简化对象创建过程

工厂模式（Factory Pattern）通过工厂类来创建对象，避免了直接使用构造函数创建对象，从而简化了对象的创建过程。在Java源码中，`java.util.Calendar`类就是一个典型的工厂模式应用。通过`getInstance`方法获取不同类型的Calendar实例。

java
public class CalendarFactory {
public static Calendar getCalendar(String type) {
if (“gregorian”.equals(type)) {
return new GregorianCalendar();
} else if (“islamic”.equals(type)) {
return new IslamicCalendar();
}
return null;
}
}

观察者模式：实现对象间的解耦

观察者模式（Observer Pattern）允许对象之间实现松耦合，当一个对象状态变化时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。Java中的`java.util.Observable`和`java.util.Observer`接口就是观察者模式的典型实现。

java
public class WeatherStation extends Observable {
private float temperature;

public void setTemperature(float temperature) {
this.temperature = temperature;
setChanged();
notifyObservers(temperature);
}
}

public class WeatherDisplay implements Observer {
@Override
public void update(Observable o, Object arg) {
System.out.println(“Temperature updated: ” + arg);
}
}

策略模式：灵活切换算法

策略模式（Strategy Pattern）定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以互相替换。在Java源码中，`java.util.Comparator`接口就是策略模式的典型应用。通过不同的比较器实现类，可以灵活切换排序算法。

java
public class Sorter {
private Comparator comparator;

public Sorter(Comparator comparator) {
this.comparator = comparator;
}

public void sort(List list) {
Collections.sort(list, comparator);
}
}

装饰者模式：动态扩展对象功能

装饰者模式（Decorator Pattern）允许动态地给一个对象添加一些额外的职责，而不改变其接口。Java中的`java.io.InputStream`及其子类就是装饰者模式的典型应用。通过层层包装，可以动态扩展输入流的功能。

java
public class BufferedInputStream extends InputStream {
private InputStream in;

public BufferedInputStream(InputStream in) {
this.in = in;
}

@Override
public int read() throws IOException {
// 实现缓冲功能
return in.read();
}
}

适配器模式：兼容不同接口

适配器模式（Adapter Pattern）将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口，使得原本接口不兼容的类可以一起工作。在Java源码中，`java.util.Arrays.asList()`方法就是适配器模式的典型应用，将数组转换为List接口。

java
public class ArrayAdapter implements List {
private Object[] array;

public ArrayAdapter(Object[] array) {
this.array = array;
}

@Override
public Object get(int index) {
return array[index];
}

// 其他List接口方法实现
}

代理模式：控制对象访问

代理模式（Proxy Pattern）为其他对象提供一种