十种 Golang 演示设计模式详细介绍

// 定义一个结构体Singleton，用于存储单例的实例数据
type singleton struct {
 value string // 这里可以存储单例对象的任何数据
}

// 定义一个全局变量instance，用于存储单例的实例
var instance *singleton

// getInstance函数用于获取单例的实例
// 如果instance为nil，则创建一个新的singleton实例
// 否则，返回已存在的实例
func getInstance() *singleton {
 if instance == nil {
     instance = &singleton{value: "unique instance"} // 这里初始化singleton实例
 }
 return instance // 返回单例的实例
}

func main() {
 // 获取单例的实例
 singletonInstance := getInstance()
 fmt.Println(singletonInstance.value) // 输出: unique instance

 // 再次获取单例的实例，将返回相同的实例
 anotherInstance := getInstance()
 if singletonInstance == anotherInstance {
     fmt.Println("Both instances are the same") // 输出: Both instances are the same
 }
}

// 定义一个结构体Singleton，用于存储单例的实例数据
type singleton struct {
    value string // 这里可以存储单例对象的任何数据
}

// 定义一个Once对象，用于确保初始化操作只执行一次
var once sync.Once

// 定义一个全局变量instance，用于存储单例的实例
var instance *singleton

// 初始化函数，由Once.Do调用
func initSingleton() {
    instance = &singleton{value: "unique instance"} // 这里初始化singleton实例
}

// getInstance函数用于获取单例的实例
func getInstance() *singleton {
    // 执行initSingleton，确保instance只被初始化一次
    once.Do(initSingleton)
    return instance // 返回单例的实例
}

func main() {
    // 获取单例的实例
    singletonInstance := getInstance()
    fmt.Println(singletonInstance.value) // 输出: unique instance

    // 再次获取单例的实例，将返回相同的实例
    anotherInstance := getInstance()
    if singletonInstance == anotherInstance {
        fmt.Println("Both instances are the same") // 输出: Both instances are the same
    }
    
    // 测试并发环境下的单例模式
    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go func() {
            defer wg.Done()
            singletonInstance := getInstance()
            fmt.Println(singletonInstance.value)
        }()
    }
    wg.Wait()
}

// 定义一个接口Product，它声明了所有具体产品对象必须实现的操作
type Product interface {
 operation() // 产品对象的操作
}

// 定义具体产品ConcreteProductA，实现了Product接口
type ConcreteProductA struct{}
func (p *ConcreteProductA) operation() {
 fmt.Println("Operation of ConcreteProductA")
}

// 定义另一个具体产品ConcreteProductB，也实现了Product接口
type ConcreteProductB struct{}
func (p *ConcreteProductB) operation() {
 fmt.Println("Operation of ConcreteProductB")
}

// 定义一个抽象工厂Creator，它声明了工厂方法factoryMethod，用于创建产品对象
type Creator interface {
 factoryMethod() Product // 工厂方法，用于创建产品对象
}

// 定义具体工厂CreatorA，实现了Creator接口
type CreatorA struct{}
func (c *CreatorA) factoryMethod() Product {
 return &ConcreteProductA{} // 具体工厂CreatorA返回ConcreteProductA的实例
}

// 定义另一个具体工厂CreatorB，也实现了Creator接口
type CreatorB struct{}
func (c *CreatorB) factoryMethod() Product {
 return &ConcreteProductB{} // 具体工厂CreatorB返回ConcreteProductB的实例
}

func main() {
 // 创建具体工厂CreatorA的实例
 creatorA := &CreatorA{}
 productA := creatorA.factoryMethod()
 productA.operation() // 调用产品A的操作

 // 创建具体工厂CreatorB的实例
 creatorB := &CreatorB{}
 productB := creatorB.factoryMethod()
 productB.operation() // 调用产品B的操作
}

// 定义Observer接口，它声明了观察者需要实现的Update方法
type Observer interface {
 Update(string) // 当主题状态改变时，此方法会被调用
}

// 定义Subject结构体，它包含一个观察者列表和方法来添加或通知观察者
type Subject struct {
 observers []Observer // 存储观察者的列表
}

// Attach方法用于将一个观察者添加到观察者列表中
func (s *Subject) Attach(observer Observer) {
 s.observers = append(s.observers, observer)
}

// Notify方法用于通知所有观察者主题状态的改变
func (s *Subject) Notify(message string) {
 for _, observer := range s.observers {
     observer.Update(message) // 调用每个观察者的Update方法
 }
}

// 定义一个具体观察者ConcreteObserver，它实现了Observer接口
type ConcreteObserverA struct {
 name string
}

// 实现Observer接口的Update方法
func (c *ConcreteObserverA) Update(message string) {
 fmt.Printf("%s received message: %s\n", c.name, message)
}

func main() {
 // 创建主题对象
 subject := &Subject{}

 // 创建具体观察者对象
 observerA := &ConcreteObserverA{name: "Observer A"}

 // 将观察者添加到主题的观察者列表中
 subject.Attach(observerA)

 // 当主题状态改变时，通知所有观察者
 subject.Notify("State changed to State 1")
}

// 定义Component接口，它是所有组件和装饰者的基类
type Component interface {
 operation() // 组件执行的操作
}

// 定义具体组件ConcreteComponent，实现了Component接口
type ConcreteComponent struct{}
func (c *ConcreteComponent) operation() {
 fmt.Println("ConcreteComponent: performing basic operation")
}

// 定义Decorator抽象结构体，它包含一个Component接口类型的字段
type Decorator struct {
 component Component // 用于组合Component接口
}

// 实现Decorator的operation方法，调用其Component的operation方法
func (d *Decorator) operation() {
 if d.component != nil {
     d.component.operation() // 调用被装饰者的operation
 }
}

// 定义具体装饰者ConcreteDecoratorA，它嵌入了Decorator结构体
type ConcreteDecoratorA struct {
 Decorator // 继承Decorator，实现装饰功能
}

// 为ConcreteDecoratorA实现operation方法，添加额外的职责
func (cda *ConcreteDecoratorA) operation() {
 cda.Decorator.operation() // 首先调用被装饰者的operation
 fmt.Println("ConcreteDecoratorA: added additional responsibilities")
}

func main() {
 // 创建具体组件
 component := &ConcreteComponent{}

 // 创建装饰者并关联具体组件
 decoratorA := &ConcreteDecoratorA{Decorator{component}}

 // 执行装饰后的组件操作
 decoratorA.operation()
}

// 定义Strategy接口，它声明了所有具体策略必须实现的algorithm方法
type Strategy interface {
 algorithm() // 策略的算法方法
}

// 定义具体策略ConcreteStrategyA，实现了Strategy接口
type ConcreteStrategyA struct{}
func (c *ConcreteStrategyA) algorithm() {
 fmt.Println("Executing Algorithm A")
}

// 定义另一个具体策略ConcreteStrategyB，也实现了Strategy接口
type ConcreteStrategyB struct{}
func (c *ConcreteStrategyB) algorithm() {
 fmt.Println("Executing Algorithm B")
}

// 定义Context结构体，它包含一个Strategy接口类型的字段
type Context struct {
 strategy Strategy // 用于存储当前使用的策略
}

// 执行策略的方法，通过Context中的strategy字段调用algorithm方法
func (c *Context) executeStrategy() {
 c.strategy.algorithm() // 执行当前策略的算法
}

func main() {
 // 创建Context对象
 context := &Context{}

 // 创建具体策略对象
 strategyA := &ConcreteStrategyA{}
 strategyB := &ConcreteStrategyB{}

 // 将Context的策略设置为策略A
 context.strategy = strategyA
 context.executeStrategy() // 输出: Executing Algorithm A

 // 更换策略为策略B
 context.strategy = strategyB
 context.executeStrategy() // 输出: Executing Algorithm B
}

// 定义Target接口，表示客户端使用的特定领域相关的接口
type Target interface {
 request() // 客户端期望调用的方法
}

// 定义一个已经存在的类Adaptee，它有自己的接口
type Adaptee struct{}
func (a *Adaptee) specificRequest() {
 fmt.Println("Adaptee performs a specific request")
}

// 定义Adapter结构体，它作为Target接口和Adaptee类之间的桥梁
type Adapter struct {
 adaptee *Adaptee // 引用Adaptee对象
}

// Adapter实现了Target接口的request方法
// 该方法内部委托给Adaptee的specificRequest方法
func (a *Adapter) request() {
 if a.adaptee != nil {
     a.adaptee.specificRequest() // 委托调用Adaptee的方法
 }
}

func main() {
 // 创建Adaptee对象
 adaptee := &Adaptee{}

 // 创建Adapter对象，并注入Adaptee对象
 adapter := &Adapter{adaptee: adaptee}

 // 客户端使用Target接口，这里通过Adapter实现
 var target Target = adapter
 target.request() // 通过Adapter调用Adaptee的方法
}

// 定义一个Subject接口，它声明了真实主题和代理主题共有的接口。
type Subject interface {
 request() // 声明一个请求方法，真实主题和代理主题都会实现这个方法。
}

// RealSubject 结构体实现了 Subject 接口，代表真实主题。
type RealSubject struct{}

// RealSubject 的 request 方法实现了 Subject 接口的 request 方法，用于执行实际的操作。
func (r *RealSubject) request() {
 fmt.Println("Real Subject") // 打印 "Real Subject" 表示真实主题正在被调用。
}

// Proxy 结构体包含一个指向 RealSubject 的指针，它作为代理主题。
type Proxy struct {
 realSubject *RealSubject // 代理主题包含一个对真实主题的引用，初始为 nil。
}

// Proxy 的 request 方法实现了 Subject 接口的 request 方法。
// 这个方法首先检查 realSubject 是否为 nil，如果是，则创建 RealSubject 的实例。
// 然后，调用 realSubject 的 request 方法，从而间接地实现了 Subject 接口的 request 方法。
func (p *Proxy) request() {
 if p.realSubject == nil { // 如果 realSubject 为 nil，说明还没有创建真实主题的实例。
     p.realSubject = &RealSubject{} // 创建 RealSubject 的实例，并赋值给 realSubject。
 }
 p.realSubject.request() // 调用真实主题的 request 方法。
}

// 定义Command接口，它声明了所有具体命令必须实现的Execute方法
type Command interface {
    Execute() // 执行命令的方法
}

// 定义Receiver结构体，它将执行命令的实际请求
type Receiver struct{}
func (r *Receiver) Action() {
    fmt.Println("Receiver: Action")
}

// 定义ConcreteCommand结构体，它实现了Command接口
// 每个具体命令都包含一个Receiver的引用，表示请求的接收者
type ConcreteCommand struct {
    receiver *Receiver // 命令执行的接收者
}

// ConcreteCommand实现Command接口的Execute方法
// 该方法调用Receiver的Action方法来执行请求
func (c *ConcreteCommand) Execute() {
    c.receiver.Action() // 执行请求
}

// 定义Invoker结构体，它负责调用命令对象的Execute方法
type Invoker struct {
    command Command // 存储命令对象
}

// 调用命令对象的Execute方法
func (i *Invoker) Invoke() {
    i.command.Execute() // 执行命令
}

func main() {
    // 创建接收者对象
    receiver := &Receiver{}

    // 创建具体命令对象，并注入接收者
    command := &ConcreteCommand{receiver: receiver}

    // 创建调用者对象，并注入具体命令对象
    invoker := &Invoker{command: command}

    // 调用者执行命令
    invoker.Invoke() // 输出: Receiver: Action
}

// 定义Component接口，作为组合中对象的一致性协议
type Component interface {
 Operation() // 执行操作的方法
 Add(Component)    // 向组合中添加子节点的方法
 Remove(Component) // 从组合中移除子节点的方法
 GetChild(int) Component // 根据索引获取子节点的方法
}

// 定义Leaf结构体，表示组合中的叶节点
type Leaf struct {
 name string
}

// Leaf实现Component接口的Operation方法
func (l *Leaf) Operation() {
 fmt.Println("Leaf:", l.name)
}

// Leaf实现Component接口的Add方法，叶节点不能有子节点，因此这里可以不实现或抛出错误
func (l *Leaf) Add(c Component) {
 fmt.Println("Cannot add to a leaf")
}

// Leaf实现Component接口的Remove方法，叶节点不能有子节点，因此这里可以不实现或抛出错误
func (l *Leaf) Remove(c Component) {
 fmt.Println("Cannot remove from a leaf")
}

// Leaf实现Component接口的GetChild方法，叶节点没有子节点，因此这里返回nil
func (l *Leaf) GetChild(i int) Component {
 return nil
}

// 定义Composite结构体，表示组合中的容器节点
type Composite struct {
 name     string
 Children []Component // 存储子节点的列表
}

// Composite实现Component接口的Operation方法
func (c *Composite) Operation() {
 fmt.Println("Composite:", c.name)
 for _, child := range c.Children {
     child.Operation() // 递归调用子节点的Operation方法
 }
}

// Composite实现Component接口的Add方法，向Children列表中添加子节点
func (c *Composite) Add(component Component) {
 c.Children = append(c.Children, component)
}

// Composite实现Component接口的Remove方法，从Children列表中移除子节点
func (c *Composite) Remove(component Component) {
 for i, child := range c.Children {
     if child == component {
         c.Children = append(c.Children[:i], c.Children[i+1:]...)
         break
     }
 }
}

// Composite实现Component接口的GetChild方法，根据索引获取子节点
func (c *Composite) GetChild(i int) Component {
 if i < 0 || i >= len(c.Children) {
     return nil // 索引超出范围，返回nil
 }
 return c.Children[i]
}

func main() {
 // 创建叶节点
 leafA := &Leaf{name: "Leaf A"}
 leafB := &Leaf{name: "Leaf B"}

 // 创建组合节点
 composite := &Composite{name: "Composite Root"}
 composite.Add(leafA) // 向组合中添加叶节点A
 composite.Add(leafB) // 向组合中添加叶节点B

 // 执行组合节点的操作
 composite.Operation()
}

// 定义Iterator接口，它声明了迭代器必须实现的Next和Current方法
type Iterator interface {
 Next() bool   // 移动到下一个元素，并返回是否成功移动
 Current() interface{} // 返回当前元素
}

// 定义ConcreteIterator结构体，它实现了Iterator接口
type ConcreteIterator struct {
 items []string   // 存储聚合对象的元素列表
 index int        // 当前迭代到的元素索引
}

// Next方法实现，用于移动到下一个元素
func (c *ConcreteIterator) Next() bool {
 if c.index < len(c.items) {
     c.index++ // 索引递增
     return true
 }
 return false // 如果索引超出范围，返回false
}

// Current方法实现，用于返回当前元素
func (c *ConcreteIterator) Current() interface{} {
 if c.index > 0 && c.index <= len(c.items) {
     return c.items[c.index-1] // 返回当前索引的元素
 }
 return nil // 如果索引不在范围内，返回nil
}

// 定义Aggregate接口，表示聚合对象，它将负责创建迭代器
type Aggregate interface {
 CreateIterator() Iterator // 创建并返回迭代器
}

// 定义ConcreteAggregate结构体，它实现了Aggregate接口
type ConcreteAggregate struct {
 items []string // 聚合对象存储的元素列表
}

// CreateIterator方法实现，用于创建并返回一个迭代器
func (a *ConcreteAggregate) CreateIterator() Iterator {
 return &ConcreteIterator{items: a.items, index: 0} // 返回一个新的迭代器实例
}

func main() {
 // 创建聚合对象并添加元素
 aggregate := &ConcreteAggregate{items: []string{"Item1", "Item2", "Item3"}}

 // 使用聚合对象创建迭代器
 iterator := aggregate.CreateIterator()

 // 使用迭代器遍历聚合对象中的所有元素
 for iterator.Next() {
     fmt.Println(iterator.Current())
 }
}