进阶篇：架构设计中常用设计模式

原创于 2025-08-15 00:02:52 发布 · 423 阅读

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#设计模式 #java #开发语言

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在现代软件系统设计中，设计模式不仅仅是编程技巧，更是架构思维的体现。架构师在设计系统时，需要通过设计模式提升系统的可扩展性、可维护性、复用性和稳定性。本文将从架构师的角度，分析常用设计模式的应用场景，并给出 Java 示例。

一、设计模式的架构价值

解耦业务逻辑
- 通过模式将变化点隔离，降低模块间耦合。
- 例如策略模式将不同算法实现与业务逻辑解耦。
提高系统可扩展性
- 模式提供统一的扩展点，使新增功能无需修改已有代码。
- 例如工厂方法模式、抽象工厂模式提供创建对象的扩展能力。
增强系统复用性
- 模式通过抽象和组合，实现通用解决方案，减少重复开发。
- 例如模板方法模式复用业务流程骨架，只修改可变部分。
提升系统稳定性
- 模式定义了严格的交互规则，减少意外副作用。
- 例如观察者模式保证事件传播的可控性。

二、结构型设计模式示例：桥接模式（Bridge）

桥接模式用于将抽象部分与实现部分分离，便于独立扩展。对于大型系统，架构师常用它来隔离接口和实现，避免类爆炸。

// Implementor接口
interface PaymentGateway {
    void pay(double amount);
}

// ConcreteImplementor
class Alipay implements PaymentGateway {
    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("支付宝支付：" + amount + "元");
    }
}

class WeChatPay implements PaymentGateway {
    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("微信支付：" + amount + "元");
    }
}

// Abstraction
abstract class Payment {
    protected PaymentGateway gateway;

    public Payment(PaymentGateway gateway) {
        this.gateway = gateway;
    }

    abstract void processPayment(double amount);
}

// RefinedAbstraction
class OnlinePayment extends Payment {
    public OnlinePayment(PaymentGateway gateway) {
        super(gateway);
    }

    @Override
    void processPayment(double amount) {
        gateway.pay(amount);
    }
}

// 使用示例
public class BridgePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Payment payment1 = new OnlinePayment(new Alipay());
        payment1.processPayment(100);

        Payment payment2 = new OnlinePayment(new WeChatPay());
        payment2.processPayment(200);
    }
}

架构价值：

支付方式（Alipay/WeChatPay）可独立扩展。
支付业务逻辑（OnlinePayment）可独立扩展。
系统避免类爆炸和耦合问题，适合大规模系统。

三、行为型设计模式示例：策略模式（Strategy）

策略模式用于定义一系列算法，并使它们可互换。架构师通常用策略模式实现业务规则的动态切换。

// 策略接口
interface PromotionStrategy {
    void applyPromotion();
}

// 具体策略
class CouponPromotion implements PromotionStrategy {
    public void applyPromotion() {
        System.out.println("使用优惠券减免10元");
    }
}

class DiscountPromotion implements PromotionStrategy {
    public void applyPromotion() {
        System.out.println("打九折优惠");
    }
}

// 上下文
class PromotionContext {
    private PromotionStrategy strategy;

    public PromotionContext(PromotionStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void executePromotion() {
        strategy.applyPromotion();
    }
}

// 使用示例
public class StrategyPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        PromotionContext context1 = new PromotionContext(new CouponPromotion());
        context1.executePromotion();

        PromotionContext context2 = new PromotionContext(new DiscountPromotion());
        context2.executePromotion();
    }
}

架构价值：

业务规则可动态切换，系统可配置化。
新增促销策略无需修改原有代码，遵循开闭原则。

四、创建型设计模式示例：工厂方法模式（Factory Method）

工厂方法模式用于定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类，架构师在微服务或插件化架构中常用此模式。

// 产品接口
interface Notification {
    void notifyUser();
}

// 具体产品
class EmailNotification implements Notification {
    public void notifyUser() {
        System.out.println("发送邮件通知");
    }
}

class SMSNotification implements Notification {
    public void notifyUser() {
        System.out.println("发送短信通知");
    }
}

// 工厂接口
interface NotificationFactory {
    Notification createNotification();
}

// 具体工厂
class EmailFactory implements NotificationFactory {
    public Notification createNotification() {
        return new EmailNotification();
    }
}

class SMSFactory implements NotificationFactory {
    public Notification createNotification() {
        return new SMSNotification();
    }
}

// 使用示例
public class FactoryMethodDemo {
    public static void main(String[] args) {
        NotificationFactory factory1 = new EmailFactory();
        Notification notification1 = factory1.createNotification();
        notification1.notifyUser();

        NotificationFactory factory2 = new SMSFactory();
        Notification notification2 = factory2.createNotification();
        notification2.notifyUser();
    }
}

架构价值：