Java Design Patterns

Java 设计模式权威参考。涵盖 GoF 23 种经典模式及企业级架构模式的完整 Java 实现，含 26 个核心设计原则。当用户询问设计模式、架构模式、设计原则（KISS/DRY/SOLID/GRASP 等）、Java 模式实现、或需要选择合适的设计模式时调用此技能。覆盖创建型、结构型、行为型、架构型、并发型等 15 大类 182 个模式 + 26 个设计原则。

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Java 设计模式技能

官方文档：java-design-patterns.com 模式总数：182 个，覆盖 15 个分类 设计原则：26 个核心编程原则 代码语言：Java

触发条件

在以下场景中自动调用此技能：

用户询问"设计模式"、"Design Pattern"、"GoF" 等相关话题
用户需要了解特定设计模式的 Java 实现
用户在代码审查或架构设计时需要选择合适的设计模式
用户询问"如何实现..."且可通过设计模式解决的问题
用户讨论软件架构、企业级应用架构方案
用户询问并发模式、微服务模式、数据访问模式等
用户询问"设计原则"、"编程原则"、"SOLID"、"KISS"、"DRY"、"YAGNI"等软件设计原则

使用优先级

重要：回答设计问题时，遵循以下优先级：

先原则后模式 — 先基于设计原则判断方向（为什么这样做），再选择合适的设计模式（具体怎么做）
设计原则是决策基础 — 当用户询问"如何设计/优化/重构"时，优先从原则角度给出建议，再推荐具体模式
经典代码示例 — 快速参考 7 个最常用模式的 Java 实现，可直接用于回答代码问题
按需深入 — 当需要某个模式的完整 API、类图、适用场景时，通过链接读取对应的 references/ 文档

设计原则快速索引

全部来自 https://java-design-patterns.com/principles/ ，共 25 个核心编程原则。

原则	说明	文档
KISS	保持简单 — 系统越简单越有效	kiss
YAGNI	你不会需要它 — 不实现不必要的功能	yagni
DRY	不要重复自己 — 每份知识唯一表达	dry
Separation of Concerns	关注点分离 — 程序按关注点分模块	separation-of-concerns
Single Responsibility (SRP)	单一职责 — 一个类只有一个变化理由	single-responsibility-principle
Open/Closed (OCP)	开闭原则 — 对扩展开放，对修改关闭	open-closed-principle
Liskov Substitution (LSP)	里氏替换 — 子类型可透明替换父类型	liskov-substitution-principle
Interface Segregation (ISP)	接口隔离 — 避免胖接口	interface-segregation-principle
Composition Over Inheritance	组合优于继承 — 优先使用组合而非继承	composition-over-inheritance
Encapsulate What Changes	封装变化 — 识别变化点并封装	encapsulate-what-changes
Minimise Coupling	最小化耦合 — 降低模块间依赖	minimise-coupling
Maximise Cohesion	最大化内聚 — 相关功能集中到单一模块	maximise-cohesion
Hide Implementation Details	隐藏实现细节 — 通过接口隐藏内部实现	hide-implementation-details
Law of Demeter	迪米特法则 — 不要和陌生人说话	law-of-demeter
Inversion of Control	控制反转 — 别调用我们，我们会调用你	inversion-of-control
Command Query Separation	命令查询分离 — 查询不修改状态	command-query-separation
Avoid Premature Optimization	避免过早优化 — 先让它工作，再优化	avoid-premature-optimization
Code For The Maintainer	为维护者编码 — 代码应易于维护和理解	code-for-the-maintainer
Boy-Scout Rule	童子军规则 — 让代码比发现时更干净	boy-scout-rule
Robustness Principle	健壮性原则 — 严以律己，宽以待人	robustness-principle
Orthogonality	正交性 — 不相关的事物不应在系统中相关	orthogonality
Curly's Law	科里定律 — 只做一件事	curlys-law
Murphy's Law	墨菲定律 — 可能出错的终将出错	murphys-law
Brooks's Law	布鲁克斯定律 — 向延期项目加人只会更延期	brooks-law
Linus's Law	林纳斯定律 — 足够多的眼球，所有 Bug 都是浅显的	linus-law

经典代码示例

单例模式（Singleton）— 双重检查锁定

java

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;
    }
}

工厂方法模式（Factory Method）

java

interface Product { void use(); }

class ConcreteProductA implements Product {
    public void use() { System.out.println("Using Product A"); }
}

abstract class Creator {
    abstract Product createProduct();
    void doSomething() {
        Product p = createProduct();
        p.use();
    }
}

观察者模式（Observer）

java

interface Observer {
    void update(String message);
}

class Subject {
    private final List<Observer> observers = new ArrayList<>();

    void attach(Observer o) { observers.add(o); }
    void detach(Observer o) { observers.remove(o); }

    void notifyObservers(String msg) {
        observers.forEach(o -> o.update(msg));
    }
}

策略模式（Strategy）

java

interface Strategy {
    int execute(int a, int b);
}

class AddStrategy implements Strategy {
    public int execute(int a, int b) { return a + b; }
}

class Context {
    private Strategy strategy;

    void setStrategy(Strategy s) { this.strategy = s; }
    int executeStrategy(int a, int b) { return strategy.execute(a, b); }
}

装饰器模式（Decorator）

java

interface Coffee {
    double getCost();
    String getDescription();
}

class SimpleCoffee implements Coffee {
    public double getCost() { return 1.0; }
    public String getDescription() { return "Simple coffee"; }
}

class MilkDecorator implements Coffee {
    private final Coffee coffee;

    MilkDecorator(Coffee c) { this.coffee = c; }

    public double getCost() { return coffee.getCost() + 0.5; }
    public String getDescription() { return coffee.getDescription() + ", milk"; }
}

建造者模式（Builder）

java

public class Hero {
    private final String name;
    private final String profession;

    private Hero(Builder builder) {
        this.name = builder.name;
        this.profession = builder.profession;
    }

    public static class Builder {
        private String name;
        private String profession;

        public Builder name(String name) { this.name = name; return this; }
        public Builder profession(String p) { this.profession = p; return this; }
        public Hero build() { return new Hero(this); }
    }
}

// 使用
Hero hero = new Hero.Builder()
    .name("Arthur")
    .profession("Warrior")
    .build();

适配器模式（Adapter）

java

// 已有接口
interface OldSystem { void oldMethod(); }

// 新接口
interface NewSystem { void newMethod(); }

// 适配器
class Adapter implements NewSystem {
    private final OldSystem oldSystem;

    Adapter(OldSystem old) { this.oldSystem = old; }

    public void newMethod() { oldSystem.oldMethod(); }
}

模式快速索引

创建型模式（Creational）— 14 个

模式	说明	文档
Abstract Factory	抽象工厂 — 创建相关对象家族，无需指定具体类	abstract-factory
Builder	建造者 — 分步构建复杂对象	builder
Dependency Injection	依赖注入 — 将依赖从外部注入对象	dependency-injection
Factory	工厂 — 提供统一的对象创建接口	factory
Factory Kit	工厂套件 — 使用 Builder 和 Functional 接口创建工厂	factory-kit
Factory Method	工厂方法 — 子类决定实例化哪个类	factory-method
Monostate	单态 — 通过静态成员实现类似单例的行为	monostate
Multiton	多例 — 控制实例数量的单例变体	multiton
Object Pool	对象池 — 重用开销大的对象	object-pool
Prototype	原型 — 克隆已有对象	prototype
Registry	注册表 — 集中管理对象的查找和获取	registry
Singleton	单例 — 全局唯一实例	singleton
Step Builder	步骤建造者 — 强制按步骤构建对象的建造者变体	step-builder
Type Object	类型对象 — 通过对象实例表示类型	type-object

结构型模式（Structural）— 35 个

模式	说明	文档
Abstract Document	抽象文档 — 动态添加属性	abstract-document
Adapter	适配器 — 转换接口使不兼容的类可以协作	adapter
Bridge	桥接 — 将抽象与实现分离	bridge
Business Delegate	业务代表 — 解耦表示层和业务服务层	business-delegate
Component	组件 — 通过统一接口管理对象组	component
Composite	组合 — 树形结构表示整体-部分层次	composite
Composite Entity	组合实体 — 管理一组相关持久化对象	composite-entity
Composite View	组合视图 — 聚合多个子视图	composite-view
Converter	转换器 — 对象间相互转换	converter
Curiously Recurring Template Pattern	CRTP — 通过模板实现编译期多态	curiously-recurring-template-pattern
DAO Factory	DAO 工厂 — 灵活的数据访问层切换	dao-factory
Data Access Object (DAO)	数据访问对象 — 抽象持久化操作	data-access-object
Data Transfer Object (DTO)	数据传输对象 — 子系统间高效传递数据	data-transfer-object
Decorator	装饰器 — 动态添加职责	decorator
Domain Model	领域模型 — 封装业务逻辑的对象模型	domain-model
Dynamic Proxy	动态代理 — 运行时创建代理对象	dynamic-proxy
Extension Objects	扩展对象 — 灵活扩展对象功能	extension-objects
Facade	外观 — 简化复杂子系统的接口	facade
Flyweight	享元 — 共享细粒度对象以减少内存	flyweight
Marker Interface	标记接口 — 通过空接口定义行为	marker-interface
Money	货币 — 封装货币值和精度	money
Parameter Object	参数对象 — 简化方法签名	parameter-object
Private Class Data	私有类数据 — 保护数据完整性	private-class-data
Proxy	代理 — 控制对对象的访问	proxy
Role Object	角色对象 — 动态赋予对象不同角色	role-object
Separated Interface	分离接口 — 接口与实现分开打包	separated-interface
Servant	仆人 — 为多个类提供公共行为	servant
Service Locator	服务定位器 — 简化复杂系统中的服务访问	service-locator
Session Facade	会话外观 — 简化企业 Bean 接口	session-facade
Spatial Partition	空间分区 — 优化空间查询性能	spatial-partition
Special Case	特例 — 用预定义对象替代 null	special-case
Strangler	绞杀者 — 逐步替换遗留系统	strangler
Twin	双生子 — 让不支持多继承的语言实现多重行为	twin
Value Object	值对象 — 不可变数据类型提升性能	value-object
Virtual Proxy	虚拟代理 — 延迟加载重型对象	virtual-proxy

行为型模式（Behavioral）— 40 个

模式	说明	文档
Acyclic Visitor	无环访问者 — 无循环依赖的访问者变体	acyclic-visitor
Bytecode	字节码 — 通过自定义虚拟机解释指令	bytecode
Chain of Responsibility	责任链 — 沿链传递请求直到被处理	chain-of-responsibility
Client Session	客户端会话 — 管理跨会话的客户端数据	client-session
Collecting Parameter	收集参数 — 在方法调用链中累积结果	collecting-parameter
Command	命令 — 封装请求为对象	command
Commander	指挥官 — 编排复杂命令执行	commander
Context Object	上下文对象 — 封装和传递上下文数据	context-object
Data Mapper	数据映射器 — 解耦对象模型和数据存储	data-mapper
Delegation	委托 — 将任务委托给关联对象	delegation
Dirty Flag	脏标记 — 跟踪变化避免不必要更新	dirty-flag
Double Buffer	双缓冲 — 平滑动画和图形渲染	double-buffer
Double Dispatch	双分派 — 根据接收者和参数类型动态调用	double-dispatch
Execute Around	环绕执行 — 封装前置和后置操作	execute-around
Feature Toggle	特性开关 — 无缝管理生产环境功能	feature-toggle
Filterer	过滤器 — 动态过滤数据流	filterer
Fluent Interface	流式接口 — 链式调用提升代码表达力	fluent-interface
Game Loop	游戏循环 — 游戏主循环驱动帧更新	game-loop
Health Check	健康检查 — 监控系统健康状态	health-check
Identity Map	标识映射 — 确保每个对象只加载一次	identity-map
Interpreter	解释器 — 定义语言的语法解释器	interpreter
Iterator	迭代器 — 顺序访问集合元素	iterator
Mediator	中介者 — 集中管理对象间通信	mediator
Memento	备忘录 — 保存和恢复对象状态	memento
Mute Idiom	静默惯用法 — 无侵入的异常抑制	mute-idiom
Notification	通知 — 事件告警增强系统通信	notification
Null Object	空对象 — 用无操作对象替代 null	null-object
Observer	观察者 — 一对多状态变化通知	observer
Partial Response	部分响应 — 按需发送数据优化传输	partial-response
Pipeline	管道 — 多阶段数据处理	pipeline
Property	属性 — 动态属性管理	property
Rate Limiting	限流 — 控制请求速率防止过载	rate-limiting-pattern
Specification	规格 — 组合业务规则实现灵活查询	specification
State	状态 — 根据内部状态改变行为	state
Strategy	策略 — 算法族可互换	strategy
Subclass Sandbox	子类沙箱 — 限定子类可用的操作集合	subclass-sandbox
Template Method	模板方法 — 定义算法骨架，子类实现步骤	template-method
Template View	模板视图 — 动态网页渲染	templateview
Update Method	更新方法 — 系统化更新游戏对象	update-method
Visitor	访问者 — 在不修改类的前提下添加新操作	visitor

架构模式（Architectural）— 25 个

模式	说明	文档
Bloc	Bloc — 状态管理简化	bloc
Clean Architecture	整洁架构 — 可维护的架构风格	clean-architecture
CQRS	命令查询职责分离 — 优化数据交互	command-query-responsibility-segregation
Event-Driven Architecture	事件驱动架构 — 构建响应式可扩展系统	event-driven-architecture
Event Sourcing	事件溯源 — 用事件记录构建不可变历史	event-sourcing
Flux	Flux — 单向数据流简化复杂 UI	flux
Front Controller	前端控制器 — 集中处理 Web 请求	front-controller
Hexagonal Architecture	六边形架构 — 解耦核心逻辑	hexagonal-architecture
Intercepting Filter	拦截过滤器 — 增强 Web 请求处理	intercepting-filter
Layered Architecture	分层架构 — 构建可扩展可维护应用	layered-architecture
Microservices Aggregator	微服务聚合器 — 构建复合服务	microservices-aggregrator
Microservices Client-Side UI Composition	客户端 UI 组合 — 组装微服务 UI	microservices-client-side-ui-composition
Microservices Distributed Tracing	分布式追踪 — 增强服务通信可见性	microservices-distributed-tracing
Model-View-Controller (MVC)	MVC — 分离模型、视图和控制器	model-view-controller
Model-View-Intent (MVI)	MVI — 构建稳健可扩展的 UI	model-view-intent
Model-View-Presenter (MVP)	MVP — 增强 UI 逻辑分离	model-view-presenter
Model-View-ViewModel (MVVM)	MVVM — 分离 UI 和逻辑	model-view-viewmodel
Monolithic Architecture	单体架构 — 内聚应用模型	monolithic-architecture
Naked Objects	裸对象 — 利用领域对象动态生成 UI	naked-objects
Page Controller	页面控制器 — 集中管理页面逻辑	page-controller
Polling Pub/Sub	轮询发布订阅 — 异步消息优雅处理	polling-publisher
Presentation Model	展示模型 — 增强 UI 数据管理	presentation-model
Service Layer	服务层 — 增强应用架构的稳固服务层	service-layer
Service to Worker	服务到工作者 — 增强 UI 和业务逻辑集成	service-to-worker
View Helper	视图助手 — 简化 MVC 中的展示逻辑	view-helper

并发模式（Concurrency）— 22 个

模式	说明	文档
Active Object	活动对象 — 高效异步处理	active-object
Actor Model	Actor 模型 — 优雅构建并发系统	actor-model
Async Method Invocation	异步方法调用 — 提升性能的异步编程	async-method-invocation
Backpressure	背压 — 防止生产者过载消费者	backpressure
Balking	犹豫 — 条件不满足时立即返回	balking
Double-Checked Locking	双重检查锁定 — 最小开销确保线程安全	double-checked-locking
Event-Based Asynchronous	基于事件的异步 — 非阻塞系统设计	event-based-asynchronous
Event Queue	事件队列 — 高效管理并发事件	event-queue
Fan-Out/Fan-In	扇出扇入 — 最大化并发数据处理	fanout-fanin
Guarded Suspension	守护挂起 — 安全控制临界区并发	guarded-suspension
Half-Sync/Half-Async	半同步半异步 — 双处理模式提升系统性能	half-sync-half-async
Leader Election	领导者选举 — 节点协调和共识	leader-election
Leader-Followers	领导者跟随者 — 动态分配工作者	leader-followers
Lockable Object	可锁定对象 — 稳健同步机制	lockable-object
Master-Worker	主从 — 协调并发处理	master-worker
Monitor	监视器 — 用 monitor 实现稳健锁定	monitor
Poison Pill	毒丸 — 优雅终止多线程处理	poison-pill
Producer-Consumer	生产者消费者 — 优化生产消费流程	producer-consumer
Promise	Promise — 简化异步任务提升性能	promise
Reactor	反应器 — 非阻塞事件驱动架构	reactor
Thread-Pool Executor	线程池执行器 — 高效并发任务管理	thread-pool-executor
Thread-Specific Storage	线程特定存储 — 隔离的线程局部数据	thread-specific-storage

数据访问模式（Data Access）— 12 个

模式	说明	文档
Metadata Mapping	元数据映射 — 无缝桥接对象和数据存储	metadata-mapping
Optimistic Offline Lock	乐观离线锁 — 数据库事务冲突解决	optimistic-offline-lock
Repository	仓储 — 用抽象持久化简化数据访问	repository
Serialized Entity	序列化实体 — 简化数据持久化和交换	serialized-entity
Serialized LOB	序列化大对象 — 管理大型数据对象	serialized-lob
Sharding	分片 — 水平分区提升吞吐量	sharding
Single Table Inheritance	单表继承 — 统一表结构的对象映射	single-table-inheritance
Table Inheritance	表继承 — 关系数据库中的层次数据建模	table-inheritance
Table Module	表模块 — 有组织的数据处理模块	table-module
Transaction Script	事务脚本 — 整合的业务逻辑脚本	transaction-script
Unit of Work	工作单元 — 高效事务管理	unit-of-work
Version Number	版本号 — 稳健的版本管理	version-number

函数式模式（Functional）— 8 个

模式	说明	文档
Callback	回调 — 异步通信	callback
Collection Pipeline	集合管道 — 简化数据操作	collection-pipeline
Combinator	组合子 — 灵活的代码组合	combinator
Currying	柯里化 — 增强函数灵活性和重用性	currying
Function Composition	函数组合 — 优雅的函数式管道	function-composition
MapReduce	MapReduce — 并行数据处理	map-reduce
Monad	Monad — 函数式编程范式	monad
Trampoline	蹦床 — 无栈溢出的递归	trampoline

集成模式（Integration）— 5 个

模式	说明	文档
Ambassador	大使 — 简化远程资源管理	ambassador
Anti-Corruption Layer	防腐层 — 确保与遗留系统的完整性	anti-corruption-layer
Gateway	网关 — 简化外部系统集成	gateway
Microservices API Gateway	微服务 API 网关 — 统一端点简化服务访问	microservices-api-gateway
Microservices Log Aggregation	微服务日志聚合 — 集中日志增强监控	microservices-log-aggregation

弹性模式（Resilience）— 5 个

模式	说明	文档
Circuit Breaker	断路器 — 增强系统弹性	circuit-breaker
Queue-Based Load Leveling	基于队列的负载均衡 — 平衡工作负载	queue-based-load-leveling
Retry	重试 — 自适应重试构建容错系统	retry
Saga	Saga — 分布式系统中的长事务管理	saga
Tolerant Reader	宽容读取器 — 增强 API 弹性和兼容性	tolerant-reader

消息模式（Messaging）— 4 个

模式	说明	文档
Data Bus	数据总线 — 统一组件通信	data-bus
Event Aggregator	事件聚合器 — 集中管理大型应用中的事件	event-aggregator
Microservices Idempotent Consumer	幂等消费者 — 确保可靠消息处理	microservices-idempotent-consumer
Publish-Subscribe	发布订阅 — 异步通信解耦组件	publish-subscribe

性能优化模式（Performance Optimization）— 3 个

模式	说明	文档
Caching	缓存 — 加速数据访问	caching
Data Locality	数据局部性 — 高效数据管理提升性能	data-locality
Lazy Loading	延迟加载 — 按需初始化对象提升性能	lazy-loading

资源管理模式（Resource Management）— 3 个

模式	说明	文档
RAII	资源获取即初始化 — 安全的资源管理	resource-acquisition-is-initialization
Server Session	服务器会话 — 安全管理的用户会话	server-session
Throttling	节流 — 高需求应用中的资源优化	throttling

惯用法模式（Idiom）— 1 个

模式	说明	文档
Immutable	不可变 — 构建线程安全对象	immutable

服务发现模式（Service Discovery）— 1 个

模式	说明	文档
Microservices Self-Registration	微服务自注册 — Spring Boot + Eureka	microservices-self-registration

测试模式（Testing）— 4 个

模式	说明	文档
Arrange/Act/Assert	3A — 测试清晰性和简洁性	arrange-act-assert
Object Mother	对象母亲 — 简化测试对象创建	object-mother
Page Object	页面对象 — 简化 UI 测试维护	page-object
Service Stub	服务桩 — 用桩实现简化测试	service-stub

完整模式列表

Java Design Patterns

Install

Java 设计模式技能

触发条件

使用优先级

设计原则快速索引

经典代码示例

单例模式（Singleton）— 双重检查锁定

工厂方法模式（Factory Method）

观察者模式（Observer）

策略模式（Strategy）

装饰器模式（Decorator）

建造者模式（Builder）

适配器模式（Adapter）

模式快速索引

创建型模式（Creational）— 14 个

结构型模式（Structural）— 35 个

行为型模式（Behavioral）— 40 个

架构模式（Architectural）— 25 个

并发模式（Concurrency）— 22 个

数据访问模式（Data Access）— 12 个

函数式模式（Functional）— 8 个

集成模式（Integration）— 5 个

弹性模式（Resilience）— 5 个

消息模式（Messaging）— 4 个

性能优化模式（Performance Optimization）— 3 个

资源管理模式（Resource Management）— 3 个

惯用法模式（Idiom）— 1 个

服务发现模式（Service Discovery）— 1 个

测试模式（Testing）— 4 个

完整模式列表

Behavioral 行为型模式（40）

Structural 结构型模式（35）

Architectural 架构模式（25）

Concurrency 并发模式（22）

Creational 创建型模式（14）

Data Access 数据访问模式（12）

Functional 函数式模式（8）

Integration 集成模式（5）

Resilience 弹性模式（5）

Testing 测试模式（4）

Messaging 消息模式（4）

Performance Optimization 性能优化模式（3）

Resource Management 资源管理模式（3）

Idiom 惯用法模式（1）

Service Discovery 服务发现模式（1）

Design Principles 设计原则（25）

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