在实际项目中应用设计模式

在实际项目中应用设计模式

设计模式概述

设计模式是一种在软件开发中解决特定问题的通用方案。它们不是可以直接转化为代码的类或方法,而是对于如何构造软件组件的抽象描述。在Java开发中,了解并应用设计模式可以显著提高代码的可维护性、可扩展性和可读性。

实际项目中的设计模式应用

在实际项目中,不同的设计模式可以帮助我们解决不同的设计问题。本文将结合一些常见的设计模式,通过案例和代码示例展示如何在Java项目中应用这些模式。

1. 单例模式(Singleton Pattern)

应用场景

确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。适用于资源管理类,如数据库连接、日志对象等。

实现代码

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public class DatabaseConnection {
private static DatabaseConnection instance;

private DatabaseConnection() {
// 私有构造函数
}

public static synchronized DatabaseConnection getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new DatabaseConnection();
}
return instance;
}
}

使用示例

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public class Application {
public static void main(String[] args) {
DatabaseConnection connection = DatabaseConnection.getInstance();
// 使用数据库连接
}
}

2. 工厂模式(Factory Pattern)

应用场景

用于创建对象的实例,而不需要在代码中显式指定对象的类。适合于复杂对象的创建过程。

实现代码

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public interface Shape {
void draw();
}

public class Circle implements Shape {
public void draw() {
System.out.println("Drawing a Circle");
}
}

public class Rectangle implements Shape {
public void draw() {
System.out.println("Drawing a Rectangle");
}
}

public class ShapeFactory {
public static Shape getShape(String shapeType) {
if ("CIRCLE".equalsIgnoreCase(shapeType)) {
return new Circle();
} else if ("RECTANGLE".equalsIgnoreCase(shapeType)) {
return new Rectangle();
}
return null;
}
}

使用示例

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public class FactoryPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
Shape shape1 = ShapeFactory.getShape("CIRCLE");
shape1.draw();

Shape shape2 = ShapeFactory.getShape("RECTANGLE");
shape2.draw();
}
}

3. 观察者模式(Observer Pattern)

应用场景

当一个对象状态发生变化时,所有依赖于它的对象都得到通知并自动更新。适用于事件处理系统,如用户界面变化、消息推送等。

实现代码

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import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

interface Observer {
void update(String message);
}

class ConcreteObserver implements Observer {
private String name;

public ConcreteObserver(String name) {
this.name = name;
}

@Override
public void update(String message) {
System.out.println(name + " received message: " + message);
}
}

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

public void addObserver(Observer observer) {
observers.add(observer);
}

public void notifyObservers(String message) {
for (Observer observer : observers) {
observer.update(message);
}
}
}

使用示例

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public class ObserverPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
Subject subject = new Subject();

Observer observer1 = new ConcreteObserver("Observer 1");
Observer observer2 = new ConcreteObserver("Observer 2");

subject.addObserver(observer1);
subject.addObserver(observer2);

subject.notifyObservers("Hello Observers!");
}
}

4. 策略模式(Strategy Pattern)

应用场景

定义一系列算法,并将每一个算法封装起来,使它们可以互换。适用于需要选择算法的情况,如支付方式、排序算法等。

实现代码

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interface PaymentStrategy {
void pay(int amount);
}

class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {
@Override
public void pay(int amount) {
System.out.println("Paid " + amount + " using Credit Card.");
}
}

class PayPalPayment implements PaymentStrategy {
@Override
public void pay(int amount) {
System.out.println("Paid " + amount + " using PayPal.");
}
}

class ShoppingCart {
private PaymentStrategy paymentStrategy;

public void setPaymentStrategy(PaymentStrategy paymentStrategy) {
this.paymentStrategy = paymentStrategy;
}

public void checkout(int amount) {
paymentStrategy.pay(amount);
}
}

使用示例

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public class StrategyPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
ShoppingCart cart = new ShoppingCart();

cart.setPaymentStrategy(new CreditCardPayment());
cart.checkout(100);

cart.setPaymentStrategy(new PayPalPayment());
cart.checkout(200);
}
}

5. 装饰者模式(Decorator Pattern)

应用场景

在不改变对象结构的情况下,动态地为一个对象添加额外的职责。适用于功能扩展,如图形界面的组件、输入流等。

实现代码

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

class SimpleCoffee implements Coffee {
@Override
public String getDescription() {
return "Simple Coffee";
}

@Override
public double cost() {
return 5.0;
}
}

abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {
protected Coffee coffee;

public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {
this.coffee = coffee;
}
}

class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {
public MilkDecorator(Coffee coffee) {
super(coffee);
}

@Override
public String getDescription() {
return coffee.getDescription() + ", Milk";
}

@Override
public double cost() {
return coffee.cost() + 1.5;
}
}

class SugarDecorator extends CoffeeDecorator {
public SugarDecorator(Coffee coffee) {
super(coffee);
}

@Override
public String getDescription() {
return coffee.getDescription() + ", Sugar";
}

@Override
public double cost() {
return coffee.cost() + 0.5;
}
}

使用示例

public class DecoratorPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Coffee coffee = new SimpleCoffee();
        System.out.println(coffee.getDescription() + " Cost: " + coffee.cost());

        Coffee milkCoffee = new MilkDecorator(coffee);
        System.out.println(milkCoffee.getDescription() + " Cost: " + milkCoffee.cost());

        Coffee sugarMilkCoffee = new SugarDecorator(milkCoffee);
        System.out.println(sugarMilkCoffee.getDescription
28 从零开始学习Java小白教程

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第一章:Java基础概念

1.1 什么是Java

  • 定义Java是一种广泛使用的面向对象编程语言,由Sun Microsystems(现为Oracle公司)于1995年首次发布。
  • 特点
    • 跨平台:一次编写,到处运行(WORA)
    • 强类型:在编译时进行严格的数据类型检查
    • 自动内存管理:通过垃圾回收机制管理内存

1.2 Java的运行环境

  • Java开发工具包(JDK):用于开发Java应用程序,包含编译器、运行时环境等。
  • Java运行时环境(JRE):运行Java程序所需的环境,不包括编译工具。
  • Java虚拟机(JVM):负责执行Java字节码,实现跨平台。

第二章:Java入门

2.1 安装Java

  • 下载JDK并安装,配置环境变量:
    • JAVA_HOME:指向安装目录
    • PATH:加入%JAVA_HOME%/bin

2.2 编写第一个Java程序

  • 创建一个名为HelloWorld.java的文件:
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    public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
    System.out.println("Hello, World!");
    }
    }
  • 运行程序
    • 编译:javac HelloWorld.java
    • 运行:java HelloWorld

第三章:Java基础语法

3.1 变量与数据类型

  • 数据类型
    • 基本数据类型:
      • int:整型
      • double:双精度浮点型
      • char:字符型
      • boolean:布尔型
    • 引用数据类型:
      • StringArraysClasses

3.2 控制结构

  • 条件语句
    • if语句示例:
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      if (a > b) {
      System.out.println("a is greater than b");
      } else {
      System.out.println("b is greater than or equal to a");
      }
  • 循环语句
    • for循环示例:
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      for (int i = 0; i < 5; i++) {
      System.out.println("The value of i is: " + i);
      }

第四章:面向对象编程

4.1 类与对象

  • 定义类
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    public class Dog {
    String name;
    int age;

    void bark() {
    System.out.println(name + " says woof!");
    }
    }
  • 创建对象
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    Dog myDog = new Dog();
    myDog.name = "Buddy";
    myDog.age = 3;
    myDog.bark(); // 输出: Buddy says woof!

4.2 继承与多态

  • 继承
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    public class Animal {
    void eat() {
    System.out.println("This animal eats food.");
    }
    }

    public class Cat extends Animal {
    void meow() {
    System.out.println("Cat says meow!");
    }
    }
  • 多态
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    Animal myAnimal = new Cat();
    myAnimal.eat(); // 输出: This animal eats food.

第五章:异常处理

5.1 异常的概念

  • 定义异常是程序运行中出现的错误或意外情况。
  • 常见异常NullPointerExceptionArrayIndexOutOfBoundsException等。

5.2 使用try-catch进行异常处理

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try {
int result = 10 / 0; // 会引起异常
} catch (ArithmeticException e) {
System.out.println("Cannot divide by zero!");
}

第六章:常用Java类库

6.1 Java集合框架

  • List接口:
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    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;

    List<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("Java");
    list.add("Python");
  • Map接口:
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    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;

    Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
    map.put("Java", 1);
    map.put("Python", 2);

6.2 日期与时间

  • 使用java.time包处理日期:
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    import java.time.LocalDate;

    LocalDate today = LocalDate.now();
    System.out.println("Today's date is: " + today);

第七章:总结与复习

  • 回顾所学的内容,包括基本语法、面向对象编程、异常处理及集合框架。
  • 练习编写简单程序,加深理解。

以上就是从零开始学习Java的小白教程的大纲内容,各个小节可以根据需要深入学习与扩展。希望对你的学习有所帮助!

29 JDBC API的使用

29 JDBC API的使用

在Java中,JDBC(Java Database Connectivity)是一个用于连接和操作数据库的API。它提供了一种标准的方式来执行SQL语句、获取结果以及处理数据库事务。本文将详细介绍JDBC的使用,包括连接数据库、执行SQL查询、更新操作、处理结果集和关闭连接等内容。

1. 引入JDBC库

在使用JDBC之前,需要确保你已经引入了相应的JDBC库。在使用MySQL数据库时,可以下载MySQL Connector/J,并将其添加到项目的依赖中。如果你使用Maven,可以在pom.xml中添加以下依赖:

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<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
<version>8.0.31</version>
</dependency>

2. 建立数据库连接

在与数据库交互之前,首先需要建立一个数据库连接。可以使用DriverManager类来获取数据库连接。

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import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;

public class JDBCExample {
public static void main(String[] args) {
String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/your_database"; // 数据库URL
String user = "your_username"; // 数据库用户名
String password = "your_password"; // 数据库密码

try {
Connection connection = DriverManager.getConnection(url, user, password);
System.out.println("成功连接到数据库!");
// 进行数据库操作
connection.close(); // 记得关闭连接
} catch (SQLException e) {
System.out.println("连接数据库失败: " + e.getMessage());
}
}
}

3. 执行SQL查询

获取 Connection 对象后,可以使用 StatementPreparedStatement 来执行SQL查询。PreparedStatement 更加安全,防止SQL注入。

示例:使用PreparedStatement执行查询

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import java.sql.*;

public class JDBCQueryExample {
public static void main(String[] args) {
String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/your_database";
String user = "your_username";
String password = "your_password";

try (Connection connection = DriverManager.getConnection(url, user, password)) {
String sql = "SELECT id, name FROM users WHERE age > ?";
PreparedStatement statement = connection.prepareStatement(sql);
statement.setInt(1, 20); // 设置参数

ResultSet resultSet = statement.executeQuery(); // 执行查询

while (resultSet.next()) {
int id = resultSet.getInt("id");
String name = resultSet.getString("name");
System.out.println("ID: " + id + ", Name: " + name);
}

resultSet.close(); // 关闭ResultSet
} catch (SQLException e) {
System.out.println("查询失败: " + e.getMessage());
}
}
}

4. 执行SQL更新

对于更新操作(如INSERT、UPDATE、DELETE),可以使用 executeUpdate() 方法。

示例:使用PreparedStatement执行更新

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import java.sql.*;

public class JDBCUpdateExample {
public static void main(String[] args) {
String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/your_database";
String user = "your_username";
String password = "your_password";

try (Connection connection = DriverManager.getConnection(url, user, password)) {
String sql = "UPDATE users SET age = ? WHERE id = ?";
PreparedStatement statement = connection.prepareStatement(sql);
statement.setInt(1, 30); // 设置参数
statement.setInt(2, 1); // 设置参数

int rowsAffected = statement.executeUpdate(); // 执行更新
System.out.println("更新了 " + rowsAffected + " 行.");
} catch (SQLException e) {
System.out.println("更新失败: " + e.getMessage());
}
}
}

5. 处理事务

在复杂操作中,可能需要使用事务来确保数据的一致性。通过调用 setAutoCommit(false) 来手动控制事务。

示例:使用事务处理多个操作

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import java.sql.*;

public class JDBCTxExample {
public static void main(String[] args) {
String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/your_database";
String user = "your_username";
String password = "your_password";

try (Connection connection = DriverManager.getConnection(url, user, password)) {
connection.setAutoCommit(false); // 禁用自动提交

try {
// 执行多个操作
PreparedStatement stmt1 = connection.prepareStatement("INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)");
stmt1.setString(1, "Alice");
stmt1.setInt(2, 25);
stmt1.executeUpdate();

PreparedStatement stmt2 = connection.prepareStatement("UPDATE users SET age = ? WHERE name = ?");
stmt2.setInt(1, 26);
stmt2.setString(2, "Bob");
stmt2.executeUpdate();

connection.commit(); // 提交事务
} catch (SQLException e) {
System.out.println("发生错误,回滚事务: " + e.getMessage());
connection.rollback(); // 回滚事务
}
} catch (SQLException e) {
System.out.println("数据库连接失败: " + e.getMessage());
}
}
}

6. 关闭连接

在完成所有的数据库操作后,务必关闭 ConnectionStatementResultSet 对象,以释放数据库资源。

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// 在try-with-resources语句中,连接和其他资源会自动关闭
try (Connection connection = DriverManager.getConnection(url, user, password);
Statement statement = connection.createStatement();
ResultSet resultSet = statement.executeQuery(sql)) {
// 进行数据库操作
} catch (SQLException e) {
System.out.println("错误: " + e.getMessage());
}

结论

以上是JDBC API的基本使用方法,包括如何建立连接、执行SQL查询和更新、处理结果集及事务控制。在实际应用中,可以根据需求扩展和修改这些示例代码,以实现更复杂的业务逻辑。注意在实际开发中,合理使用异常处理和资源管理是非常重要的。