设计模式相关面试题

面向对象编程中，都有哪些设计原则？

单一职责原则

一个对象要专注于一种事情，不要让它担任太多责任。

开闭原则
对扩展开放，对修改关闭。就是如果要修改原有的功能或者是扩展功能，尽量去扩展原有的代码，而不是修改原来已有的代码。

接口隔离原则

一个接口尽量只包含用户关心的内容。就是一个接口不要太庞大。

里氏替换原则
任何子类对象都应该可以替换其派生的超类对象 。即，子类可以扩展父类的功能，但不要修改父类原有的功能。 也就是说，当一个子类继承父类后，尽量不要去重写它原有的方法。

依赖转置（依赖倒置）原则
要面向接口编程，不要面向实现编程。两个模块交互时，都访问各自接口，而不是具体的实现类。

迪米特法则
如果两个软件实体之间不是特别必要，尽量不要让他们直接通信。而是找个第三方进行转发，比如使用MQ（消息队列）。

合成复用原则
如果在“组合/聚合”和“继承”之间做抉择时，优先选择“组合/聚合”。

设计模式的分类 ？

创建型模式： 用于创建对象的设计模式。一般可以简化用户创建对象的过程。其次可以降低耦合度，用户不需要关心对象具体的创建过程。
包含：单例模式、原型模型、工厂模式、建造者模式
结构型模型： 组织对象之间的结构。使其易于扩展等。
包括：代理模式、适配器模式、桥接模式、装饰器模式、外观模式、享元模式、组合模式
行为型模型： 主要用于决定对象如何做出行为
包括：模板方法模式、策略模式、命令模式、责任链、状态模式、观察者模式、中介者模式、迭代器模式、访问者模式、备忘录模式、解释器模式

单例模式的特点是什么？

单例模式属于创建型模式，⼀个单例类在任何情况下都只存在⼀个实例，构造方法必须是私有的、由自己创建⼀个静态变量存储实例，对外提供⼀个静态公有方法获取实例。

优点是内存中只有⼀个实例，减少了开销，尤其是频繁创建和销毁实例的情况下并且可以避免对资源的多重用。缺点是没有抽象层，难以扩展，与单⼀职责原则冲突。

Spring 的 ApplicationContext 创建的 Bean 实例都是单例对象，还有 ServletContext、数据库连接池等也都是单例模式。

单例模式有哪些实现？

饿汉式：在类加载时就初始化创建单例对象，线程安全，但不管是否使⽤都创建对象可能会浪费内存。

懒汉式：在外部调⽤时才会加载，线程不安全，可以加锁保证线程安全但效率低。

双重检查锁：使⽤ volatile 以及多重检查来减⼩锁范围，提升效率。

静态内部类：同时解决饿汉式的内存浪费问题和懒汉式的线程安全问题。

枚举：《Effective Java》提倡的⽅式，不仅能避免线程安全问题，还能防⽌反序列化重新创建新的对象，绝对防⽌多次实例化，也能防⽌反射破解单例的问题。

什么是简单⼯⼚模式

简单工厂模式指由⼀个工厂对象来创建实例，客户端不需要关注创建逻辑，只需提供传⼊工厂的参数。

适⽤于工厂类负责创建对象较少的情况，缺点是如果要增加新产品，就需要修改工厂类的判断逻辑，违背开闭原则，且产品多的话会使工厂类⽐较复杂。

什么是抽象⼯⼚模式？

抽象工厂模式指提供⼀个创建⼀系列相关或相互依赖对象的接⼝，⽆需指定它们的具体类。

客户端不依赖于产品类实例如何被创建和实现的细节，主要⽤于系统的产品有多于⼀个的产品族，⽽系 统只消费其中某⼀个产品族产品的情况。抽象工厂模式的缺点是不方便扩展产品族，并且增加了系统的 抽象性和理解难度。

什么是⼯⼚⽅法模式？

工厂方法模式指定义⼀个创建对象的接⼝，让接⼝的实现类决定创建哪种对象，让类的实例化推迟到⼦类中进行。

客户端只需关⼼对应工厂而无需关⼼创建细节，主要解决了产品扩展的问题，在简单⼯⼚模式中如果产品种类变多，工厂的职责会越来越多，不便于维护。

什么是代理模式？

代理模式属于结构型模式，为其他对象提供⼀种代理以控制对这个对象的访问。优点是可以增强⽬标对 象的功能，降低代码耦合度，扩展性好。缺点是在客户端和⽬标对象之间增加代理对象会导致请求处理速度变慢，增加系统复杂度。

为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。在直接访问对象时带来的问题，比如说：要访问的对象在远程的机器上。在面向对象系统中，有些对象由于某些原因（比如对象创建开销很大，或者某些操作需要安全控制，或者需要进程外的访问），直接访问会给使用者或者系统结构带来很多麻烦，我们可以在访问此对象时加上一个对此对象的访问层。

spring 利⽤动态代理实现 AOP，如果 Bean 实现了接⼝就使⽤ JDK 代理，否则使⽤ CGLib 代理。

静态代理：代理对象持有被代理对象的引⽤，调⽤代理对象⽅法时也会调⽤被代理对象的⽅法，但是会 在被代理对象⽅法的前后增加其他逻辑。需要⼿动完成，在程序运⾏前就已经存在代理类的字节码⽂件，代理类和被代理类的关系在运⾏前就已经确定了。 缺点是⼀个代理类只能为⼀个⽬标服务，如果要服务多种类型会增加⼯作量。

动态代理：动态代理在程序运⾏时通过反射创建具体的代理类，代理类和被代理类的关系在运⾏前是不确定的。动态代理的适⽤性更强，主要分为 JDK 动态代理和 CGLib 动态代理。

JDK 动态代理：通过类的⽅法获取⼀个动态代理对象，需要传⼊三个参数，被代理对象的类加载器、被代理对象实现的接⼝，以及⼀个器来指明具体的逻辑，相⽐静态代理的优势是接⼝中声明的所有⽅法都被转移到调⽤处理的⽅法集中处理。

CGLib 动态代理：JDK 动态代理要求实现被代理对象的接⼝，⽽ CGLib 要求继承被代理对象，如果⼀个类是 final 类则不能使⽤ CGLib 代理。两种代理都在运⾏期⽣成字节码，JDK 动态代理直接写字节码，⽽ CGLib 动态代理使⽤ ASM 框架写字节码，ASM 的⽬的是⽣成、转换和分析以字节数组表示的已编译 Java 类。 JDK 动态代理调⽤代理⽅法通过反射机制实现，⽽ GCLib 动态代理通过 FastClass 机制直接调⽤⽅法，它为代理类和被代理类各⽣成⼀个类，该类为代理类和被代理类的⽅法分配⼀个 int 参数，调⽤⽅法时可以直接定位，因此调⽤效率更⾼。

Spring 框架中都用到了哪些设计模式？

Spring 框架中使用到了大量的设计模式，下面列举了比较有代表性的：

1. 代理模式—在 AOP 和 remoting 中被用的比较多。

2. 单例模式—在 spring 配置文件中定义的 bean 默认为单例模式。

3. 前端控制器—Spring 提供了 DispatcherServlet 来对请求进行分发。

什么是适配器模式 ？

将一个接口转换成客户希望的另一个接口，使接口不兼容的那些类可以一起工作，其别名为包装器(Wrapper)。适配器模式既可以作为类结构型模式，也可以作为对象结构型模式。
在适配器模式中，我们通过增加一个新的适配器类来解决接口不兼容的问题，使得原本没有任何关系的类可以协同工作。

根据适配器类与适配者类的关系不同，适配器模式可分为对象适配器和类适配器两种，在对象适配器模式中，适配器与适配者之间是关联关系；在类适配器模式中，适配器与适配者之间是继承（或实现）关系。

什么是建造者模式 ？

将一个复杂对象的构造与它的表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示，这样的设计模式被称为建造者模式。它是将一个复杂的对象分解为多个简单的对象，然后一步一步构建而成。它将变与不变相分离，即产品的组成部分是不变的，但每一部分是可以灵活选择。

什么是策略模式 ？

策略模式属行为模型模式，定义了⼀系列算法并封装起来，之间可以互相替换。策略模式主要解决在有多种算法相似的情况下，使⽤ if/else 所带来的难以维护。

优点是算法可以⾃由切换，可以避免使用多重条件判断并且扩展性良好，缺点是策略类会增多并且所有 策略类都需要对外暴露。

在集合框架中，经常需要通过构造方法传⼊⼀个比较器 Comparator 进行比较排序。Comparator 就是

⼀个抽象策略，⼀个类通过实现该接⼝并重写 compare 方法成为具体策略类。

创建线程池时，需要传⼊拒绝策略，当创建新线程使当前运⾏的线程数超过 maximumPoolSize 时会使⽤相应的拒绝策略处理。

什么是观察者模式 ？

观察者模式属于⾏为型模式，也叫发布订阅模式，定义对象间的⼀种⼀对多的依赖关系，当⼀个对象的 状态发⽣改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被⾃动更新。主要解决⼀个对象状态改变给其他对象通知的问题，缺点是如果被观察者对象有很多的直接和间接观察者的话通知很耗时， 如果存在循环依赖的话可能导致系统崩溃，另外观察者⽆法知道⽬标对象具体是怎么发⽣变化的。

ServletContextListener 能够监听 ServletContext 对象的⽣命周期，实际上就是监听 Web 应⽤。当Servlet 容器启动 Web 应⽤时调⽤contextInitialized方法，终⽌时调⽤ contextDestroyed方法。

什么是模板方法模式 ？

模板模式属于⾏为型模式，使⼦类可以在不改变算法结构的情况下重新定义算法的某些步骤，适⽤于抽 取⼦类重复代码到公共⽗类。

优点是可以封装固定不变的部分，扩展可变的部分。缺点是每⼀个不同实现都需要⼀个⼦类维护，会增 加类的数量。

为防⽌恶意操作，⼀般模板⽅法都以 final 修饰。

HttpServlet 定义了⼀套处理 HTTP 请求的模板，service ⽅法为模板⽅法，定义了处理HTTP请求的基本流程，doXXX 等⽅法为基本⽅法，根据请求⽅法的类型做相应的处理，⼦类可重写这些⽅法。

什么是装饰器模式 ？

装饰器模式属于结构型模式，在不改变原有对象的基础上将功能附加到对象，相⽐继承可以更加灵活地 扩展原有对象的功能。
装饰器模式适合的场景：在不想增加很多⼦类的前提下扩展⼀个类的功能。
java.io 包中，InputStream 字节输⼊流通过装饰器 BufferedInputStream 增强为缓冲字节输⼊流。