面试必问：设计模式（附面试题）

叁歲伎倆 2023-01-23 12:47 61阅读 0赞

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### 面试必问：设计模式 ###

*  一、什么是设计模式?
 *  二、设计模式分类
 *  三、设计模式的六大原则
 *   *  3.1开放封闭原则
     *  3.2里氏代换原则
     *  3.3依赖倒转原则
     *  3.4接口隔离原则
     *  3.5迪米特法则（最少知道原则）
     *  3.6单一职责原则
 *  四、为什么要学习设计模式
 *  五、单例模式
 *   *  5.1什么是单例
     *  5.2使用单例模式的场景
     *  5.3单例优缺点
     *  5.4单例创建方式
     *   *  5.4.1饿汉式
         *  5.4.2懒汉式
         *  5.4.3静态内部类
         *  5.4.4枚举单例式
         *  5.4.5双重检测锁方式
 *  六、工厂模式
 *   *  6.1什么是工厂模式
     *  6.2工厂模式好处
     *  6.3Spring开发中的工厂设计模式
     *   *  6.3.1Spring IOC
         *  6.3.2为什么Spring IOC要使用工厂设计模式创建Bean呢
     *  6.4工厂模式分类
     *   *  6.4.1 简单工厂模式
         *  6.4.2工厂方法模式
         *  6.4.3 抽象工厂模式

# 一、什么是设计模式? #

设计模式，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。  
使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性、程序的重用性。

# 二、设计模式分类 #

创建型模式，共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。  
结构型模式，共七种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。  
行为型模式，共十一种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式

# 三、设计模式的六大原则 #

## 3.1开放封闭原则 ##

思想：尽量通过扩展软件实体来解决需求变化，而不是通过修改已有的代码来完成变化  
描述：一个软件产品在生命周期内，都会发生变化，既然变化是一个既定的事实，我们就应该在设计的时候尽量适应这些变化，以提高项目的稳定性和灵活性。  
优点：单一原则告诉我们，每个类都有自己负责的职责，里氏替换原则不能破坏继承关系的体系。

## 3.2里氏代换原则 ##

思想：使用的基类可以在任何地方使用继承的子类，完美的替换基类。  
描述：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。子类可以实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法，子类中可以增加自己特有的方法。  
优点：增加程序的健壮性，即使增加了子类，原有的子类还可以继续运行，互不影响。

## 3.3依赖倒转原则 ##

思想：面向接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体  
描述：它要求我们在程序代码中传递参数时或在关联关系中，尽量引用层次高的抽象层类，这个是开放封闭原则的基础。

## 3.4接口隔离原则 ##

描述：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。  
例如：支付类的接口和订单类的接口，需要把这俩个类别的接口变成俩个隔离的接口  
优点：降低依赖，降低耦合。

## 3.5迪米特法则（最少知道原则） ##

思想：一个对象应当对其他对象有尽可能少地了解，简称类间解耦  
描述：一个类尽量减少自己对其他对象的依赖，原则是低耦合，高内聚，只有使各个模块之间的耦合尽量的低，才能提高代码的复用率。  
优点：低耦合，高内聚。

## 3.6单一职责原则 ##

思想：一个方法只负责一件事情。  
描述：单一职责原则很简单，一个方法 一个类只负责一个职责，各个职责的程序改动，不影响其它程序。 这是常识，几乎所有程序员都会遵循这个原则。  
优点：降低类和类的耦合，提高可读性，增加可维护性和可拓展性，降低可变性的风险。

# 四、为什么要学习设计模式 #

看懂源代码、看看前辈的代码、编写自己的理想中的好代码。

# 五、单例模式 #

## 5.1什么是单例 ##

保证一个类只有一个实例，并且提供一个访问该全局访问点。

## 5.2使用单例模式的场景 ##

1.  网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。
2.  应用程序的日志应用，一般都是单例模式实现，只有一个实例去操作才好，否则内容不好追加显示。
3.  多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，因为线程池要方便对池中的线程进行控制。
4.  Windows的（任务管理器）就是很典型的单例模式，他不能打开俩个。
5.  windows的（回收站）也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中，回收站只维护一个实例。

## 5.3单例优缺点 ##

优点：

1.  在单例模式中，活动的单例只有一个实例，对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例。这样就防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例。
2.  单例模式具有一定的伸缩性，类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。
3.  提供了对唯一实例的受控访问。
4.  由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，当需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。
5.  允许可变数目的实例。
6.  避免对共享资源的多重占用。

缺点：

1.  不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。
2.  由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
3.  单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。
4.  滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。

## 5.4单例创建方式 ##

[小饶学编程之JAVA SE第一部分——面向对象：09单例设计模式（Singleton）][JAVA SE_09_Singleton]  
这篇文章详细的介绍了单例模式。

### 5.4.1饿汉式 ###

类初始化时,会立即加载该对象，线程天生安全,调用效率高。

### 5.4.2懒汉式 ###

类初始化时,不会初始化该对象,真正需要使用的时候才会创建该对象,具备懒加载功能。

### 5.4.3静态内部类 ###

结合了懒汉式和饿汉式各自的优点，真正需要对象的时候才会加载，加载类是线程安全的。

### 5.4.4枚举单例式 ###

使用枚举实现单例模式 优点:实现简单、调用效率高，枚举本身就是单例，由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞， 缺点没有延迟加载。

### 5.4.5双重检测锁方式 ###

双重检测锁方式 (因为JVM本质重排序的原因，可能会初始化多次，不推荐使用)

# 六、工厂模式 #

## 6.1什么是工厂模式 ##

它提供了一种创建对象的最佳方式。在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。实现了创建者和调用者分离，工厂模式分为简单工厂、工厂方法、抽象工厂模式。

## 6.2工厂模式好处 ##

工厂模式是我们最常用的实例化对象模式了，是用工厂方法代替new操作的一种模式。利用工厂模式可以降低程序的耦合性，为后期的维护修改提供了很大的便利。将选择实现类、创建对象统一管理和控制。从而将调用者跟我们的实现类解耦。

## 6.3Spring开发中的工厂设计模式 ##

### 6.3.1Spring IOC ###

看过Spring源码就知道，在Spring IOC容器创建bean的过程是使用了工厂设计模式。  
Spring中无论是通过xml配置还是通过配置类还是注解进行创建bean，大部分都是通过简单工厂来进行创建的。  
当容器拿到了beanName和class类型后，动态的通过反射创建具体的某个对象，最后将创建的对象放到Map中。

### 6.3.2为什么Spring IOC要使用工厂设计模式创建Bean呢 ###

在实际开发中，如果我们A对象调用B，B调用C，C调用D的话我们程序的耦合性就会变高。  
在很久以前的三层架构编程时，都是控制层调用业务层，业务层调用数据访问层时，都是是直接new对象，耦合性大大提升，代码重复量很高，对象满天飞。为了避免这种情况，Spring使用工厂模式编程，写一个工厂，由工厂创建Bean，以后我们如果要对象就直接管工厂要就可以，剩下的事情不归我们管了。Spring IOC容器的工厂中有个静态的Map集合，是为了让工厂符合单例设计模式，即每个对象只生产一次，生产出对象后就存入到Map集合中，保证了实例不会重复影响程序效率。

## 6.4工厂模式分类 ##

简单工厂、工厂方法、抽象工厂模式

### 6.4.1 简单工厂模式 ###

简单工厂模式相当于是一个工厂中有各种产品，创建在一个类中，客户无需知道具体产品的名称，只需要知道产品类所对应的参数即可。但是工厂的职责过重，而且当类型过多时不利于系统的扩展维护。  
优点：简单工厂模式能够根据外界给定的信息，决定究竟应该创建哪个具体类的对象。明确区分了各自的职责和权力，有利于整个软件体系结构的优化。  
缺点：很明显工厂类集中了所有实例的创建逻辑，容易违反GRASPR的高内聚的责任分配原则。

### 6.4.2工厂方法模式 ###

在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有的产品的创建，而是将具体创建的工作交给子类去做。该核心类成为一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂子类必须实现的接口，而不接触哪一个产品类应当被实例化这种细节。

### 6.4.3 抽象工厂模式 ###

抽象工厂简单地说是工厂的工厂，抽象工厂可以创建具体工厂，由具体工厂来产生具体产品。

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