設計模式是軟件開發中常用的一種指導性原則，它可以幫助開發者解決常見的設計問題，并提高代碼的可讀性、可維護性和可擴展性。在Java開發中，設計模式更是被廣泛應用。本文將介紹幾種常見的Java設計模式，并通過實際案例進行詳細的闡述。

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單例模式

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單例模式是一種保證一個類僅有一個實例，并提供一個全局訪問點的設計模式。在Java中，單例模式通常通過私有化構造方法、靜態變量和靜態方法來實現。一個經典的單例模式實現是使用靜態變量和雙重檢查鎖定機制來確保線程安全。例如：

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`java

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public class Singleton {

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private static volatile Singleton instance;

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private Singleton() {}

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public static Singleton getInstance() {

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if (instance == null) {

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synchronized (Singleton.class) {

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if (instance == null) {

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instance = new Singleton();

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}

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}

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}

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return instance;

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}

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在這個例子中，getInstance()方法首先檢查instance是否為null，如果為null，則使用synchronized關鍵字加鎖，再次檢查instance是否為null，然后創建實例。這種方式可以確保在多線程環境下也能正確創建單例對象。_x000D_

工廠模式

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工廠模式是一種用來創建對象的設計模式，它將對象的創建過程封裝在一個工廠類中，客戶端通過工廠類來獲取對象，而不需要直接調用對象的構造方法。工廠模式可以根據不同的條件創建不同的對象，提高代碼的靈活性和可擴展性。例如：_x000D_
`java_x000D_
public interface Shape {_x000D_
    void draw();_x000D_
public class Circle implements Shape {_x000D_
    @Override_x000D_
    public void draw() {_x000D_
        System.out.println("Drawing a circle");_x000D_
    }_x000D_
public class Rectangle implements Shape {_x000D_
    @Override_x000D_
    public void draw() {_x000D_
        System.out.println("Drawing a rectangle");_x000D_
    }_x000D_
public class ShapeFactory {_x000D_
    public Shape createShape(String shapeType) {_x000D_
        if ("circle".equalsIgnoreCase(shapeType)) {_x000D_
            return new Circle();_x000D_
        } else if ("rectangle".equalsIgnoreCase(shapeType)) {_x000D_
            return new Rectangle();_x000D_
        }_x000D_
        return null;_x000D_
    }_x000D_

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在這個例子中，ShapeFactory根據傳入的shapeType參數創建不同的Shape對象，客戶端只需要調用createShape()方法即可獲取所需的對象，而不需要直接調用Circle或Rectangle的構造方法。

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觀察者模式

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觀察者模式是一種對象行為型模式，它定義了一種一對多的依賴關系，當一個對象的狀態發生變化時，所有依賴于它的對象都會得到通知并自動更新。在Java中，觀察者模式通常使用java.util.Observable和java.util.Observer接口來實現。例如：

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`java

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public class Subject extends Observable {

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private int data;

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public int getData() {

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return data;

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}

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public void setData(int data) {

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this.data = data;

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setChanged();

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notifyObservers();

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}

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public class Observer implements java.util.Observer {

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@Override

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public void update(Observable o, Object arg) {

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if (o instanceof Subject) {

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System.out.println("Data has been changed to: " + ((Subject) o).getData());

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}

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}

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在這個例子中，Subject類繼承了Observable類，并在setData()方法中調用setChanged()和notifyObservers()方法來通知觀察者對象。Observer類實現了Observer接口，并在update()方法中響應主題對象的狀態變化。_x000D_

裝飾者模式

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裝飾者模式是一種結構型設計模式，它允許動態地給一個對象添加額外的功能，而無需修改其原始類。在Java中，裝飾者模式通常通過繼承或組合的方式來實現。例如：_x000D_
`java_x000D_
public interface Shape {_x000D_
    void draw();_x000D_
public class Circle implements Shape {_x000D_
    @Override_x000D_
    public void draw() {_x000D_
        System.out.println("Drawing a circle");_x000D_
    }_x000D_
public abstract class ShapeDecorator implements Shape {_x000D_
    protected Shape decoratedShape;_x000D_
    public ShapeDecorator(Shape decoratedShape) {_x000D_
        this.decoratedShape = decoratedShape;_x000D_
    }_x000D_
    @Override_x000D_
    public void draw() {_x000D_
        decoratedShape.draw();_x000D_
    }_x000D_
public class RedShapeDecorator extends ShapeDecorator {_x000D_
    public RedShapeDecorator(Shape decoratedShape) {_x000D_
        super(decoratedShape);_x000D_
    }_x000D_
    @Override_x000D_
    public void draw() {_x000D_
        decoratedShape.draw();_x000D_
        setRedBorder(decoratedShape);_x000D_
    }_x000D_
    private void setRedBorder(Shape decoratedShape) {_x000D_
        System.out.println("Border Color: Red");_x000D_
    }_x000D_

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在這個例子中，Shape接口定義了一個draw()方法，Circle類實現了Shape接口。ShapeDecorator類是一個抽象裝飾者類，RedShapeDecorator類繼承了ShapeDecorator類，并在draw()方法中添加了額外的功能。

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策略模式

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策略模式是一種行為型設計模式，它定義了一系列算法，將每個算法封裝起來，并使它們可以互相替換。在Java中，策略模式通常通過接口和實現類來實現。例如：

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`java

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public interface Strategy {

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int doOperation(int num1, int num2);

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public class AddStrategy implements Strategy {

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@Override

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public int doOperation(int num1, int num2) {

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return num1 + num2;

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}

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public class SubtractStrategy implements Strategy {

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@Override

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public int doOperation(int num1, int num2) {

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return num1 - num2;

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}

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public class Context {

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private Strategy strategy;

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public Context(Strategy strategy) {

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this.strategy = strategy;

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}

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public int executeStrategy(int num1, int num2) {

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return strategy.doOperation(num1, num2);

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}

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在這個例子中，Strategy接口定義了一個doOperation()方法，AddStrategy和SubtractStrategy類實現了Strategy接口。Context類包含一個Strategy對象，并在executeStrategy()方法中調用具體的算法。這樣客戶端可以根據需要選擇不同的算法來執行。

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