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设计模式是软件工程中常用的一种方法，用于解决特定问题并提高代码的可维护性和可扩展性。设计模式不仅可以帮助我们编写更高质量的代码，还可以使我们的代码更具灵活性和可复用性。本文将介绍设计模式的基本概念、分类以及一些常用的设计模式。
一、设计模式的基本概念
设计模式是一种描述解决问题方法的模板，它通常包括问题描述、解决方案和效果评估三个方面。设计模式分为三类：创建型、结构型和行为型。
1. 创建型模式：创建型模式关注对象的创建过程，旨在降低对象的创建成本，提高系统的可扩展性和可维护性。常见的创建型模式有单例模式、工厂方法模式、抽象工厂模式等。
2. 结构型模式：结构型模式关注对象之间的组合关系，旨在提高系统的可复用性和可维护性。常见的结构型模式有适配器模式、装饰器模式、代理模式等。
3. 行为型模式：行为型模式关注对象之间的通信，旨在提高系统的灵活性和可扩展性。常见的行为型模式有观察者模式、策略模式、状态模式等。
二、设计模式的分类
设计模式分为三类：创建型、结构型和行为型。下面简要介绍每类中的一个常用设计模式。
1. 创建型模式：单例模式
单例模式是一种最简单的创建型模式，它的主要目的是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。单例模式的特点如下：
（1）构造函数私有化，防止外部通过new创建对象实例。
（2）提供全局访问点，通常是一个静态方法，用于获取单例对象实例。
（3）内部维护一个静态的对象实例，用于存储唯一实例。
示例代码如下：
```java
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {
// 构造函数私有化
}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
```
2. 结构型模式：装饰器模式
装饰器模式是一种动态地将行为添加到对象中的方法，它通过对对象进行包装，来扩展对象的功能。装饰器模式的特点如下：
（1）装饰器类和被装饰类实现相同的接口，使装饰器和被装饰器具有相同的方法。
（2）装饰器类包含一个指向被装饰类的引用。
（3）装饰器类通过组合的方式，将具体装饰器和被装饰类绑定在一起。
示例代码如下：
```java
public interface Coffee {
String getDescription();
double cost();
}
public class BlackCoffee implements Coffee {
@Override
public String getDescription() {
return "Black Coffee";
}
@Override
public double cost() {
return 2.0;
}
}
public abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {
protected Coffee decoratedCoffee;
public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {
this.decoratedCoffee = coffee;
}
public String getDescription() {
return decoratedCoffee.getDescription();
}
public double cost() {
return decoratedCoffee.cost();
}
}
public class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {
public MilkDecorator(Coffee coffee) {
super(coffee);
}
@Override
public String getDescription() {
return decoratedCoffee.getDescription() + ", with Milk";
}
@Override
public double cost() {
return decoratedCoffee.cost() + 0.5;
}
}
```
3. 行为型模式：观察者模式
观察者模式是一种定义对象间一对多依赖关系的方法，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖它的对象都会得到通知并自动更新。观察者模式的特点如下：
（1）定义一个观察者接口，包含更新方法。
（2）定义一个被观察者类，包含注册观察者和删除观察者的方法。
（3）被观察者类在状态发生改变时，通知所有注册的观察者。
示例代码如下：
```java
public interface Observer {
void update();
}
public class ConcreteObserver implements Observer {
@Override
public