Какие типы шаблонов проектирования вы знаете и можете ли вы привести примеры их использования?

Порождающие:

• Singleton: Гарантирует, что класс имеет только один экземпляр и предоставляет глобальную точку доступа к нему.
• Factory Method: Определяет интерфейс для создания объекта, но позволяет подклассам решать, какой класс инстанцировать.
• Abstract Factory: Предоставляет интерфейс для создания семейств связанных или зависимых объектов без указания их конкретных классов.
• Builder: Отделяет конструирование сложного объекта от его представления, так что один и тот же процесс конструирования может создавать разные представления.
• Prototype: Создает новые объекты путем копирования существующего объекта.

Структурные:

• Adapter: Преобразует интерфейс одного класса в другой интерфейс, который ожидают клиенты.
• Bridge: Отделяет абстракцию от ее реализации, чтобы они могли изменяться независимо.
• Composite: Компонует объекты в древовидные структуры для представления иерархий "часть-целое". Позволяет клиентам работать с отдельными объектами и композициями единообразно.
• Decorator: Динамически добавляет новые обязанности существующему объекту, обертывая его.
• Facade: Предоставляет унифицированный интерфейс к набору интерфейсов в подсистеме.
• Flyweight: Использует совместное использование для эффективной поддержки большого количества мелких объектов.
• Proxy: Предоставляет заместитель для объекта для контроля доступа к нему.

Поведенческие:

• Chain of Responsibility: Передает запросы последовательно вдоль цепочки обработчиков.
• Command: Инкапсулирует запрос как объект, тем самым позволяя параметризовать клиентов с различными запросами, ставить запросы в очередь или протоколировать их.
• Interpreter: Задает грамматическое представление для языка и обеспечивает интерпретатор этого языка.
• Iterator: Предоставляет способ последовательного доступа ко всем элементам составного объекта, не раскрывая его внутреннего представления.
• Mediator: Определяет объект, инкапсулирующий способ взаимодействия набора объектов.
• Memento: Без нарушения инкапсуляции фиксирует и выносит за пределы объекта его внутреннее состояние, чтобы объект можно было восстановить позже в этом состоянии.
• Observer: Определяет зависимость "один ко многим" между объектами, так что при изменении состояния одного объекта все его зависимые объекты оповещаются и автоматически обновляются.
• State: Позволяет объекту изменять свое поведение при изменении его внутреннего состояния. Объекты могут выглядеть как измененный класс.
• Strategy: Определяет семейство алгоритмов, инкапсулирует каждый из них и делает их взаимозаменяемыми.
• Template Method: Определяет скелет алгоритма в операции, откладывая некоторые шаги до подклассов.
• Visitor: Представляет операцию, которая должна быть выполнена над элементами структуры объектов. Visitor позволяет определить новую операцию, не изменяя классы элементов, над которыми она оперирует.

Примеры использования:

// Пример Singleton: Логгер
public class Logger {
    private static Logger instance;

    private Logger() {}

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

    public void log(String message) {
        System.out.println("LOG: " + message);
    }
}

// Пример Factory Method: Фабрика создания разных типов животных
interface Animal {
    void makeSound();
}

class Dog implements Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Woof");
    }
}

class Cat implements Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Meow");
    }
}

class AnimalFactory {
    public Animal createAnimal(String type) {
        if ("dog".equalsIgnoreCase(type)) {
            return new Dog();
        } else if ("cat".equalsIgnoreCase(type)) {
            return new Cat();
        }
        return null;
    }
}

// Пример Observer: Подписка на изменения состояния
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

interface Observer {
    void update(String message);
}

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

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

    public void setState(String state) {
        this.state = state;
        notifyObservers();
    }

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

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 update: " + message);
    }
}