Java面试题2.0--设计模式

 

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设计模式有哪些类型?常用设计模式分别属于什么类型?
总体来说设计模式分为三大类:
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。
 
设计模式应该遵循哪些原则?
 
1、开闭原则(Open Close Principle)
 
开闭原则就是说对扩展开放,对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候,不能去修改原有的代码,实现一个热插拔的效果。所以一句话概括就是:为了使程序的扩展性好,易于维护和升级。想要达到这样的效果,我们需要使用接口和抽象类,后面的具体设计中我们会提到这点。
 
2、里氏代换原则(Liskov Substitution Principle)
 
里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说,任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。 LSP是继承复用的基石,只有当衍生类可以替换掉基类,软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。—— From Baidu 百科
 
3、依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)
 
这个是开闭原则的基础,具体内容:真对接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体。
 
4、接口隔离原则(Interface Segregation Principle)
 
这个原则的意思是:使用多个隔离的接口,比使用单个接口要好。还是一个降低类之间的耦合度的意思,从这儿我们看出,其实设计模式就是一个软件的设计思想,从大型软件架构出发,为了升级和维护方便。所以上文中多次出现:降低依赖,降低耦合。
 
5、迪米特法则(最少知道原则)(Demeter Principle)
 
为什么叫最少知道原则,就是说:一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用,使得系统功能模块相对独立。
 
6、合成复用原则(Composite Reuse Principle)
 
原则是尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。
 
工厂模式
 
原理:
 
建立一个工厂类,对实现了同一接口的一些类进行实例的创建
 
应用场景:
 
凡是出现了大量的产品需要创建,并且具有共同的接口时,可以通过工厂方法模式进行创建。
 
 
普通工厂方法、多种工厂方法、静态工厂模式与抽象工厂模式的区别:
 
在普通工厂方法模式中,如果传递的字符串出错,则不能正确创建对象,而多个工厂方法模式是提供多个工厂方法,分别创建对象。
静态工厂模式 相对于 多个工厂方法模式 ,不需要实例化工厂类,
静态工厂模式 有一个弊端: 类的创建依赖工厂类,也就是说,如果想要拓展程序,必须对工厂类进行修改,这违背了闭包原则。
抽象工厂模式,创建多个工厂类,这样一旦需要增加新的功能,直接增加新的工厂类就可以了,不需要修改之前的代码。
 
优点:
 
发及时信息,则只需做一个实现类,实现Sender接口,同时做一个工厂类,实现Provider接口,就OK了,无需去改动现成的代码。这样做,拓展性较好!
 
示例代码:
 
单例模式
 
原理:
 
单例对象能保证在一个JVM中,该对象只有一个实例存在。
 
优点:
 
1、某些类创建比较频繁,对于一些大型的对象,这是一笔很大的系统开销。
2、省去了new操作符,降低了系统内存的使用频率,减轻GC压力。
3、有些类如交易所的核心交易引擎,控制着交易流程,如果该类可以创建多个的话,系统完全乱了。
 
代码:
 
该示例实现了同步,解决了多线程问题,同时同步语句只修饰了创建实例语句,不会每次调用都控制同步,保证了性能
public class SingletonTest {
    private static SingletonTest instance = null;
    private SingletonTest() {
    }
    private static synchronized void syncInit() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonTest();
        }
    }
    public static SingletonTest getInstance() {
        if (instance == null) {
            syncInit();
        }
        return instance;
    }
}
 
适配器模式
 
原理:
 
适配器模式将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示,目的是消除由于接口不匹配所造成的类的兼容性问题。
 
使用场景:
 
类的适配器模式:当希望将 一个类 转换成满足 另一个新接口 的类时,可以使用类的适配器模式,创建一个新类,继承原有的类,实现新的接口即可。
对象的适配器模式:当希望将一个对象转换成满足另一个新接口的对象时,可以创建一个Wrapper类,持有原类的一个实例,在Wrapper类的方法中,调用实例的方法就行。
接口的适配器模式:当不希望实现一个接口中所有的方法时,可以创建一个抽象类Wrapper,实现所有方法,我们写别的类的时候,继承抽象类即可。
 
核心思想:
 
核心思想就是:有一个Source类,拥有一个方法,待适配,目标接口时Targetable,通过Adapter类,将Source的功能扩展到Targetable里
 
装饰模式
 
原理:
 
装饰模式就是给一个对象增加一些新的功能,而且是动态的,要求装饰对象和被装饰对象实现同一个接口,装饰对象持有被装饰对象的实例
 
应用场景:
 
1、需要扩展一个类的功能。
2、动态的为一个对象增加功能,而且还能动态撤销。(继承不能做到这一点,继承的功能是静态的,不能动态增删。)
 
缺点:
 
产生过多相似的对象,不易排错!
 
代理模式
 
原理:
 
代理模式就是多一个代理类出来,替原对象进行一些操作,比如我们在租房子的时候回去找中介,为什么呢?因为你对该地区房屋的信息掌握的不够全面,希望找一个更熟悉的人去帮你做,此处的代理就是这个意思。再如我们有的时候打官司,我们需要请律师,因为律师在法律方面有专长,可以替我们进行操作,表达我们的想法。
 
应用场景:
 
如果已有的方法在使用的时候需要对原有的方法进行改进,此时有两种办法:
1、修改原有的方法来适应。这样违反了“对扩展开放,对修改关闭”的原则。
2、就是采用一个代理类调用原有的方法,且对产生的结果进行控制。这种方法就是代理模式。
使用代理模式,可以将功能划分的更加清晰,有助于后期维护!
 
静态代理缺点:
 
1、 当需要代理多个类的时候,由于代理对象要实现与目标对象一致的接口,有两种方式:
 
只维护一个代理类,由这个代理类实现多个接口,但是这样就导致代理类过于庞大
新建多个代理类,每个目标对象对应一个代理类,但是这样会产生过多的代理类
 
2、 当接口需要增加、删除、修改方法的时候,目标对象与代理类都要同时修改,不易维护。
 
策略模式
 
原理:
 
策略模式定义了一系列算法,并将每个算法封装起来,使他们可以相互替换,且算法的变化不会影响到使用算法的客户。需要设计一个接口,为一系列实现类提供统一的方法,多个实现类实现该接口,设计一个抽象类(可有可无,属于辅助类),提供辅助函数
 
应用场景:
 
策略模式的决定权在用户,系统本身提供不同算法的实现,新增或者删除算法,对各种算法做封装。因此,策略模式多用在算法决策系统中,外部用户只需要决定用哪个算法即可。
 
观察者模式
 
原理:
 
当一个对象变化时,其它依赖该对象的对象都会收到通知,并且随着变化!对象之间是一种一对多的关系。
 
 
 
 
 
 
 
 
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