2021年最新版设计模式面试题汇总附答案

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设计模式

题1：Java 中工厂方法模式有什么应用场景？

在以下情况下，适用于工厂方法模式：

1）当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候。

2）当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候。

3）当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并且你希望将哪一个帮助子类是代理者这一信息局部化的时候。

题2：Java 中什么是解释器模式？

解释器模式是类的行为模式。给定一个语言之后，解释器模式可以定义出其文法的一种表示，并同时提供一个解释器。客户端可以使用这个解释器来解释这个语言中的句子。

该模式涉及角色如下：

1）抽象表达式(Expression)角色：声明一个所有的具体表达式角色都需要实现的抽象接口。这个接口主要是一个interpret()方法，称做解释操作。

2）终结符表达式(Terminal Expression)角色：实现了抽象表达式角色所要求的接口，主要是一个interpret()方法；文法中的每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应。比如有一个简单的公式R=R1+R2，在里面R1和R2就是终结符，对应的解析R1和R2的解释器就是终结符表达式。

3）非终结符表达式(Nonterminal Expression)角色：文法中的每一条规则都需要一个具体的非终结符表达式，非终结符表达式一般是文法中的运算符或者其他关键字，比如公式R=R1+R2中，“+"就是非终结符，解析“+”的解释器就是一个非终结符表达式。

4）环境(Context)角色：这个角色的任务一般是用来存放文法中各个终结符所对应的具体值，比如R=R1+R2，我们给R1赋值100，给R2赋值200。这些信息需要存放到环境角色中，很多情况下我们使用Map来充当环境角色就足够了。

题3：Java 中单例模式有什么优缺点？

单例模式优点

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。

单例模式缺点

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。

题4：Java 中模板方法模式有什么应用场景？

在很多框架中都有使用模板方法模式。

例如：数据库访问的封装、Junit单元测试、servlet中关于doGet/doPost方法的调用等等。

题5：什么是高内聚、低耦合？

内聚关注模块内部的元素结合程度，耦合关注模块之间的依赖程度。

1）内聚性

又称块内联系。指模块的功能强度的度量，即一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度的度量。若一个模块内各元素（语名之间、程序段之间）联系的越紧密，则它的内聚性就越高。

所谓高内聚是指一个软件模块是由相关性很强的代码组成，只负责一项任务，也就是常说的单一责任原则。

2）耦合性

也称块间联系。指软件系统结构中各模块间相互联系紧密程度的一种度量。模块之间联系越紧密，其耦合性就越强，模块的独立性则越差。模块间耦合高低取决于模块间接口的复杂性、调用的方式及传递的信息。

对于低耦合，粗浅的理解是：一个完整的系统，模块与模块之间，尽可能的使其独立存在。也就是说，让每个模块，尽可能的独立完成某个特定的子功能。模块与模块之间的接口，尽量的少而简单。如果某两个模块间的关系比较复杂的话，最好首先考虑进一步的模块划分。这样有利于修改和组合。

题6：设计模式的六大原则是什么？

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。

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）

大概意思是指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。

题7：Java 中如何实现类的适配器模式？

1、实现特殊功能类，代码如下：

package com.yoodb;
 
public class Adaptee {
    public void specificRequest() {
        System.out.println("具有特殊功能...");
    }
}

2、标准接口，代码如下：

package com.yoodb;
 
public interface Target {
    //标准接口
    public void request();
}

3、普通功能实现类，代码如下：

package com.yoodb;
 
public class ConcreteTarget implements Target {
    //具有普通功能
    @Override
    public void request() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("具有普通功能...");
    }
}

4、适配器类，代码如下：

package com.yoodb;
 
public class Adapter extends Adaptee implements Target{
    @Override
    public void request() {
        // TODO Auto-generated method stub
        super.specificRequest();
    }
     
}

5、测试函数，具体代码如下：

package com.yoodb;
 
public class ClientMain {
 
    //测试函数
    public static void main(String[] args) {
        //普通功能
        Target target = new ConcreteTarget();
        target.request(); 
        //特殊功能
        Target adapter = new Adapter();
        adapter.request();
    }
 
}

6、测试结果如下：

具有普通功能...
具有特殊功能...

题8：Java 中外观模式有什么优势？

1）它对客户屏蔽子系统组件，因而减少了客户处理的对象的数目并使得子系统使用起来更加方便。

2）它实现了子系统与客户之间的松耦合关系，而子系统内部的功能组件往往是紧耦合的。松耦合关系使得子系统的组件变化不会影响到它的客户。Facade模式有助于建立层次结构系统，也有助于对对象之间的依赖关系分层。Facade模式可以消除复杂的循环依赖关系。

这一点在客户程序与子系统是分别实现的时候尤为重要。在大型软件系统中降低编译依赖性至关重要。在子系统类改变时，希望尽量减少重编译工作以节省时间。用Facade可以降低编译依赖性，限制重要系统中较小的变化所需的重编译工作。Facade模式同样也有利于简化系统在不同平台之间的移植过程，因为编译一个子系统一般不需要编译所有其他的子系统。

3）如果应用需要，它并不限制它们使用子系统类。因此你可以在系统易用性和通用性之间加以选择。

题9：Java 中什么是简单工厂模式？

简单工厂模式又称静态工厂方法模式，在简单工厂模式中，一个工厂类处于对产品类实例化调用的中心位置上，它决定那一个产品类应当被实例化，如同一个交通警察站在来往的车辆流中，决定放行那一个方向的车辆向那一个方向流动一样。

简单工厂模式的具体组成如下：

1）工厂类角色：这是本模式的核心，含有一定的商业逻辑和判断逻辑，用来创建产品。

2）抽象产品角色：它一般是具体产品继承的父类或者实现的接口。

3）具体产品角色：工厂类所创建的对象就是此角色的实例。在java中由一个具体类实现。

下面举例猫与狗吃饭的故事，具体代码实现如下：

1）创建共用接口，代码如下：

package com.yoodb;
 
public interface Dinner{
    public void eat();
}

2）创建实现类，代码如下：

package com.yoodb;
 
public class CatDinner implements Dinner{
 
    @Override
    public void eat() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("小猫来吃饭了！");
    }
 
}

package com.yoodb;
 
public class DogDinner implements Dinner{
 
    @Override
    public void eat() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("小狗来吃饭了！");
    }
     
}

3）创建工厂，代码如下：

package com.yoodb;
 
public class DinnerFactory {
     
    public Dinner produce(String animal){
        if(animal.equals("cat")){
            return new CatDinner();
        }else if(animal.equals("dog")){
            return new DogDinner();
        }else{
            System.out.println("请输入存在的动物！");  
            return null;  
        }
    }
}

或者静态化，代码如下：

package com.yoodb;
 
public class DinnerFactory {
     
    public static Dinner produce(String animal){
        if(animal.equals("cat")){
            return new CatDinner();
        }else if(animal.equals("dog")){
            return new DogDinner();
        }else{
            System.out.println("请输入存在的动物！");  
            return null;  
        }
    }
}

4）main函数测试，代码如下：

package com.yoodb;
public class FactoryTest {
    public static void main(String[] args) {
        DinnerFactory factory = new DinnerFactory();
        Dinner dinner = factory.produce("cat");
        dinner.eat();
    }
}

或者静态化调用，代码如下：

package com.yoodb;
 
public class FactoryTest {
    public static void main(String[] args) {
 
        Dinner dinner = DinnerFactory.produce("cat");
        dinner.eat();
    }
}

题10：Java 中代理模式有几种分类？

Java中代理模式有3种分类：

1、静态代理（静态定义代理类）。

2、动态代理（动态生成代理类，也称为Jdk自带动态代理）。

3、Cglib 、javaassist（字节码操作库）。

题11：说说你理解的-spring-中工厂模式

题12：java-中什么时候使用模板方法模式

题13：为什么要使用设计模式

题14：java-中如何实现外观模式

题15：java-中原型模式如何实现深拷贝

题16：java-中原型模式有什么应用场景

题17：java-中工厂模式分为哪几大类

题18：java-中什么是抽象工厂模式

题19：java-中什么是外观模式

题20：java-中实现观察者模式有哪两种方式

题21：java-中原型模式有哪些使用方式

题22：为什么-spring-ioc-要使用工厂模式创建-bean

题23：java-中抽象工厂模式有什么应用场景

题24：java-中如何实现建造者模式

题25：java-中工厂模式有什么优势