Spring 框架是一个广泛应用于企业级 Java 开发的开源框架，它提供了一系列的模块，包括依赖注入、面向切面编程、事务管理等功能，以简化企业级应用的开发。在 Spring 的设计和实现中，采用了多种设计模式来解决不同的问题，提高代码的可维护性、可扩展性和可重用性。
单例模式是一种创建型设计模式，其主要目的是确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。在 Spring 中，单例模式广泛用于管理 Bean 的生命周期。Spring 容器默认情况下会将所有的 Bean 定义为单例，即在容器中仅存在一个实例，并且在第一次请求时创建。
public class MySingletonBean {
private static final MySingletonBean instance = new MySingletonBean();
private MySingletonBean() {
// 私有构造方法
}
public static MySingletonBean getInstance() {
return instance;
}
}
Spring 的单例模式确保了在整个应用程序中只有一个 Bean 实例，从而减少了资源消耗和提高了性能。但需要注意的是，单例模式可能引入状态共享的问题，因此在设计时需要考虑线程安全性。
工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一种将对象的实例化过程封装起来的方式。在 Spring 中，工厂模式常常用于创建和管理 Bean 对象。Spring 容器通过工厂模式来管理和创建 Bean，用户只需要配置相应的 Bean 定义，而无需直接调用构造函数。
public interface MyBean {
void doSomething();
}
public class MyBeanImpl implements MyBean {
@Override
public void doSomething() {
// 具体实现
}
}
public class MyBeanFactory {
public MyBean createBean() {
return new MyBeanImpl();
}
}
Spring 提供了多种工厂模式的实现，包括简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。通过配置文件或注解，Spring 容器可以根据用户的需求选择适当的工厂模式来创建和管理 Bean。
代理模式是一种结构型设计模式，它通过创建一个代理对象来控制对其他对象的访问。在 Spring 中，代理模式常被用于实现 AOP（面向切面编程）。
Spring AOP 使用代理模式来实现横切关注点的模块化，将横切关注点（例如日志记录、事务管理）从业务逻辑中分离出来。Spring 提供两种代理模式：静态代理和动态代理。
public interface MyService {
void doSomething();
}
public class MyServiceImpl implements MyService {
@Override
public void doSomething() {
// 具体实现
}
}
public class MyServiceProxy implements MyService {
private final MyService target;
public MyServiceProxy(MyService target) {
this.target = target;
}
@Override
public void doSomething() {
// 执行横切关注点（例如日志记录）
System.out.println("Before method execution");
// 调用目标对象的方法
target.doSomething();
// 执行横切关注点（例如事务管理）
System.out.println("After method execution");
}
}
public interface MyService {
void doSomething();
}
public class MyServiceImpl implements MyService {
@Override
public void doSomething() {
// 具体实现
}
}
public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
private final Object target;
public MyInvocationHandler(Object target) {
this.target = target;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
// 执行横切关注点（例如日志记录）
System.out.println("Before method execution");
// 调用目标对象的方法
Object result = method.invoke(target, args);
// 执行横切关注点（例如事务管理）
System.out.println("After method execution");
return result;
}
}
动态代理通过 java.lang.reflect.Proxy 类和 InvocationHandler 接口实现，可以在运行时动态生成代理类，而不需要提前定义。
观察者模式是一种行为型设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。在 Spring 中，观察者模式被广泛应用于事件驱动编程和消息通知。
Spring 的事件机制就是基于观察者模式实现的。通过定义事件、监听器和发布器，应用程序可以轻松实现组件之间的解耦和通信。
public class MyEvent extends ApplicationEvent {
// 自定义事件类
public MyEvent(Object source) {
super(source);
}
}
public class MyListener implements ApplicationListener<MyEvent> {
// 自定义监听器类
@Override
public void onApplicationEvent(MyEvent event) {
// 处理事件
}
}
public class MyPublisher {
// 事件发布器
private final ApplicationEventPublisher eventPublisher;
public MyPublisher(ApplicationEventPublisher eventPublisher) {
this.eventPublisher = eventPublisher;
}
public void publishEvent() {
// 发布事件
eventPublisher.publishEvent(new MyEvent(this));
}
}
策略模式是一种行为型设计模式，它定义了一族算法，将每个算法封装起来，并使它们可以互相替换。在 Spring 中，策略模式常被用于定义和管理一系列可互换的算法或行为。
Spring 中的事务管理就是一个典型的策略模式的应用。Spring 提供了多种事务管理的策略，包括编程式事务管理和声明式事务管理，用户可以根据需要选择合适的策略。
public interface TransactionStrategy {
void beginTransaction();
void commit();
void rollback();
}
public class ProgrammaticTransactionStrategy implements TransactionStrategy {
// 编程式事务管理策略的具体实现
@Override
public void beginTransaction() {
// 实现具体的事务开始逻辑
}
@Override
public void commit() {
// 实现具体的事务提交逻辑
}
@Override
public void rollback() {
// 实现具体的事务回滚逻辑
}
}
public class DeclarativeTransactionStrategy implements TransactionStrategy {
// 声明式事务管理策略的具体实现
@Override
public void beginTransaction() {
// 实现具体的事务开始逻辑
}
@Override
public void commit() {
// 实现具体的事务提交逻辑
}
@Override
public void rollback() {
// 实现具体的事务回滚逻辑
}
}
通过定义一个通用的接口，可以轻松地切换和扩展不同的事务管理策略，而不影响业务逻辑的实现。
模板方法模式是一种行为型设计模式，它定义了一个算法的骨架，将一些步骤的具体实现延迟到子类。在 Spring 中，模板方法模式常被用于定义一些通用的算法骨架，以便子类可以按需实现具体步骤。
Spring 的 JdbcTemplate 就是模板方法模式的一个例子。JdbcTemplate 定义了一系列执行数据库操作的方法，其中一些步骤是通用的，而一些是具体的，由子类实现。
public abstract class JdbcTemplate {
public final void execute() {
// 通用步骤1
getConnection();
// 具体步骤由子类实现
doExecute();
// 通用步骤2
releaseConnection();
}
protected abstract void doExecute();
private void getConnection() {
// 获取数据库连接的通用实现
}
private void releaseConnection() {
// 释放数据库连接的通用实现
}
}
public class MyJdbcTemplate extends JdbcTemplate {
@Override
protected void doExecute() {
// 具体步骤的实现
}
}
通过模板方法模式，JdbcTemplate 将通用的数据库操作流程封装在 execute 方法中，而具体的操作由子类实现，实现了算法的复用和业务逻辑的分离。
适配器模式是一种结构型设计模式，它允许将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口。在 Spring 中，适配器模式常被用于解决接口不兼容的问题。
Spring MVC 中的 HandlerAdapter 就是适配器模式的一个应用。HandlerAdapter 负责将处理请求的 Controller 转换成合适的处理器，以适应不同的 Controller 接口。
public interface Controller {
void handleRequest();
}
public class SimpleController implements Controller {
@Override
public void handleRequest() {
// 处理请求的具体实现
}
}
public class SimpleControllerHandlerAdapter implements HandlerAdapter {
private final SimpleController controller;
public SimpleControllerHandlerAdapter(SimpleController controller) {
this.controller = controller;
}
@Override
public boolean supports(Object handler) {
return handler instanceof SimpleController;
}
@Override
public void handle(Object handler) {
controller.handleRequest();
}
}
通过适配器模式，SimpleControllerHandlerAdapter 将 SimpleController 转换成 HandlerAdapter 接口，使得它可以被 Spring MVC 框架正确地处理。
Spring 框架广泛应用了多种设计模式，这些设计模式在提高代码的可维护性、可扩展性和可重用性方面发挥了重要作用。通过单例模式、工厂模式、代理模式、观察者模式、策略模式、模板方法模式和适配器模式等设计模式的应用，Spring 实现了面向对象设计原则，使得框架更加灵活、可扩展和易于维护。熟练掌握这些设计模式有助于开发者更好地理解和使用 Spring 框架，提高代码质量和开发效率。