设计模式通过提供可重用和可扩展的解决方案来解决代码维护难题：观察者模式：允许对象订阅事件，并在事件发生时收到通知。工厂模式：提供了一种创建对象的集中式方式，而无需依赖具体类。单例模式：确保一个类只有一个实例，用于创建全局可访问的对象。

设计模式如何应对代码维护难题

代码维护是一项艰巨的任务，尤其是对于大型项目。设计模式通过提供可重用和可扩展的解决方案，可以帮助解决这一难题。

观察者模式

观察者模式允许对象订阅事件，并在事件发生时收到通知。这可以避免硬编码的依赖关系，从而提高代码的可读性和可维护性。

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

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

  public void removeObserver(Observer observer) {
    observers.remove(observer);
  }

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

public class Observer {
  public void update() {
    // Implement logic to respond to event
  }
}

实战案例：在 GUI 应用程序中，控制器对象可以充当 Subject，而按钮、文本框和标签可以充当 Observer。当用户与控件交互时，控制器会通知所有 Observer 做出相应的更新。

工厂模式

工厂模式提供了一种创建对象的集中式方式，而无需依赖具体类。这消除了对类层次结构的硬编码依赖，使代码更容易修改和扩展。

public interface Shape {
  void draw();
}

public class Circle implements Shape {
  @Override
  public void draw() {
    // Draw circle
  }
}

public class Square implements Shape {
  @Override
  public void draw() {
    // Draw square
  }
}

public class ShapeFactory {
  public static Shape getShape(String shapeType) {
    switch (shapeType) {
      case "CIRCLE":
        return new Circle();
      case "SQUARE":
        return new Square();
      default:
        throw new IllegalArgumentException("Invalid shape type");
    }
  }
}

实战案例：在图形编辑器中，ShapeFactory 可以根据用户的选择创建特定的形状对象。这消除了需要直接实例化不同形状类的需要。

单例模式

单例模式确保一个类只有一个实例。这对于创建全球可访问的对象非常有用，例如日志记录对象或数据库连接对象。

public class Singleton {
  private static Singleton instance;

  private Singleton() {}

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

实战案例：在服务器应用程序中，单例模式可以用来创建唯一的数据访问对象，以确保数据的一致性。