設計模式入門：單例模式與工廠模式的核心概念與應用場景

設計模式是軟體開發中可復用的解決方案模板。本文以淺顯易懂的方式，介紹兩大基石模式——單例與工廠——的定義、用途及實際應用時機。

單例模式

定義

確保某個類別在整個應用程式生命週期中，只存在一個實例，並提供全域存取點。

何時使用？

• 需要頻繁建立/銷毀、且建立成本高的物件（如資料庫連線池、執行緒池）。
• 需要全域共享狀態的管理者（如設定檔管理器、日誌記錄器）。
• 避免多實例造成資源競爭或狀態不一致。

簡易實作（Java）

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
}

工廠模式

定義

定義一個建立物件的介面，讓子類別決定實例化哪個具體類別。呼叫端只需向工廠「下單」，無需知道具體建立細節。

生活化比喻

你想吃雞翅，不管去麥當勞還是肯德基，只跟服務員說「來四塊雞翅」。麥當勞、肯德基就是兩個具體工廠，都能生產「雞翅」這個產品介面。

何時使用？

• 物件建立邏輯複雜、需封裝（如依參數決定建立不同資料庫驅動）。
• 系統需支援多種實作且未來可能擴充（如支付介面：支付寶、微信、信用卡）。
• 想降低呼叫端與具體類別的耦合度。

簡易實作（Java）

interface Chicken { void eat(); }
class McChicken implements Chicken { public void eat() { System.out.println("麥當勞雞翅"); } }
class KFCChicken implements Chicken { public void eat() { System.out.println("肯德基雞翅"); } }

class ChickenFactory {
    public static Chicken createChicken(String type) {
        if ("Mc".equals(type)) return new McChicken();
        if ("KFC".equals(type)) return new KFCChicken();
        throw new IllegalArgumentException("未知品牌");
    }
}

// 使用
Chicken c = ChickenFactory.createChicken("Mc");
c.eat(); // 輸出：麥當勞雞翅

比較與選擇建議

結語

單例解決「只能有一個」的問題；工廠解決「誰來建立、建立什麼」的問題。掌握這兩個模式，能大幅提升程式碼的可維護性與擴充性。進階學習可參考《Head First 設計模式》或 GoF 經典著作。