设计模式（Design Pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式的主要目的是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、提高代码的可靠性。设计模式一般包含模式名称、问题、目的、解决方案、效果等基本要素。

设计模式根据目的（即模式是用来做什么的）可以分为三大类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。下面分别给出几个常见的设计模式例子，包括单例模式、工厂模式和观察者模式。

1. 单例模式（Singleton Pattern）

定义：单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

核心知识点：

• 将采用单例设计模式的类的构造方法私有化（采用private修饰）。
• 在其内部产生该类的实例化对象，并将其封装成private static类型。
• 定义一个静态方法返回该类的实例。

使用场景：需要确保在整个应用程序中只存在一个实例的情况，如配置管理器、线程池、缓存等。

实现方式：

• 饿汉式：类加载时就完成了初始化，所以类加载较慢，但获取对象的速度快。
• 懒汉式：类加载时不初始化，在第一次调用getInstance()方法时才进行初始化，但存在线程安全问题，可通过synchronized关键字或双重检查锁定（Double-Check Locking）来解决。

示例代码（懒汉式，双重检查锁定）：

cpp复制代码

	class Singleton {
	private:
	Singleton() {} // 私有化构造方法
	static Singleton* instance; // 静态成员变量，指向唯一实例
	static std::mutex mtx; // 静态互斥锁
	public:
	static Singleton* getInstance() {
	if (instance == nullptr) {
	std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 加锁
	if (instance == nullptr) {
	instance = new Singleton(); // 创建实例
	}
	}
	return instance;
	}
	// 其他业务方法
	void doSomething() {
	// ...
	}
	};
	// 静态成员变量初始化
	Singleton* Singleton::instance = nullptr;
	std::mutex Singleton::mtx;

注意：上述示例代码以C++风格给出，但设计模式本身是跨语言的，C++中实现单例模式可能需要考虑线程安全和资源管理等问题。

2. 工厂模式（Factory Pattern）

定义：工厂模式用于处理对象的创建，它将创建对象的任务委托给子类或专门的工厂类。

常见类型：

• 简单工厂模式：通过一个工厂类根据传入的参数决定创建哪一种类的实例。
• 工厂方法模式：定义一个创建对象的接口，但让子类决定要实例化的类是哪一个。
• 抽象工厂模式：提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。

使用场景：当需要创建的对象类型较多，且具有共同的接口时；当需要将对象的创建与使用分离，以提高扩展性和可维护性时。

示例代码（工厂方法模式）：

java复制代码

	// 产品接口
	interface Product {
	void use();
	}
	// 具体产品类
	class ConcreteProductA implements Product {
	public void use() {
	System.out.println("Product A is being used.");
	}
	}
	class ConcreteProductB implements Product {
	public void use() {
	System.out.println("Product B is being used.");
	}
	}
	// 工厂接口
	interface Factory {
	Product createProduct();
	}
	// 具体工厂类
	class ConcreteFactoryA implements Factory {
	public Product createProduct() {
	return new ConcreteProductA();
	}
	}
	class ConcreteFactoryB implements Factory {
	public Product createProduct() {
	return new ConcreteProductB();
	}
	}
	// 客户端代码
	public class Client {
	public static void main(String[] args) {
	Factory factory = new ConcreteFactoryA();
	Product product = factory.createProduct();
	product.use();
	}
	}

3. 观察者模式（Observer Pattern）

定义：观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，使得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。

核心角色：

• Subject（主题）：被观察的对象，它维护一组依赖于它的观察者，并提供添加、删除和通知观察者的方法。
• Observer（观察者）：依赖于主题的对象，当主题状态发生变化时，观察者会得到通知并进行相应的