设计模式面试题（总结最全面的面试题！！！）

àì夳堔傛蜴生んèń 2023-09-28 11:54 129阅读 0赞

#### 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。

#### 为什么要学习设计模式 ####

*  看懂源代码：如果你不懂设计模式去看Jdk、Spring、SpringMVC、IO等等等等的源码，你会很迷茫，你会寸步难行
 *  看看前辈的代码：你去个公司难道都是新项目让你接手？很有可能是接盘的，前辈的开发难道不用设计模式？
 *  编写自己的理想中的好代码：我个人反正是这样的，对于我自己开发的项目我会很认真，我对他比对我女朋友还好，把项目当成自己的儿子一样

#### 设计模式分类 ####

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*  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。

#### 设计模式的六大原则 ####

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开放封闭原则（Open Close Principle）

*  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。

里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）

*  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。
 *  大概意思是：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。

依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）

*  依赖倒置原则的核心思想是面向接口编程.
 *  依赖倒转原则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，具体内容是：对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。

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。
 *  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

迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle）

*  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
 *  大概意思就是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。

单一职责原则（Principle of single responsibility）

*  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。

### 单例模式 ###

#### 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

#### 2.那些地方用到了单例模式 ####

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。

#### 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。

#### 4.单例模式使用注意事项： ####

1.  使用时不能用反射模式创建单例，否则会实例化一个新的对象
2.  使用懒单例模式时注意线程安全问题
3.  饿单例模式和懒单例模式构造方法都是私有的，因而是不能被继承的，有些单例模式可以被继承（如登记式模式）

#### 5.单例防止反射漏洞攻击 ####

private static boolean flag = false;
    
    private Singleton() {
    
    	if (flag == false) {
    		flag = !flag;
    	} else {
    		throw new RuntimeException("单例模式被侵犯！");
    	}
    }
    
    public static void main(String[] args) {
    
    }

#### 6.如何选择单例创建方式 ####

*  如果不需要延迟加载单例，可以使用枚举或者饿汉式，相对来说枚举性好于饿汉式。 如果需要延迟加载，可以使用静态内部类或者懒汉式，相对来说静态内部类好于懒韩式。 最好使用饿汉式

#### 7.单例创建方式 ####

**（主要使用懒汉和懒汉式）**

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。
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。
3.  静态内部方式: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。
4.  枚举单例: 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.  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)

1.饿汉式

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。

package com.lijie;
    
    //饿汉式
    public class Demo1 {
    
        // 类初始化时,会立即加载该对象，线程安全,调用效率高
        private static Demo1 demo1 = new Demo1();
    
        private Demo1() {
            System.out.println("私有Demo1构造参数初始化");
        }
    
        public static Demo1 getInstance() {
            return demo1;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            Demo1 s1 = Demo1.getInstance();
            Demo1 s2 = Demo1.getInstance();
            System.out.println(s1 == s2);
        }
    }

2.懒汉式

1.  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。

package com.lijie;
    
    //懒汉式
    public class Demo2 {
    
        //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。
        private static Demo2 demo2;
    
        private Demo2() {
            System.out.println("私有Demo2构造参数初始化");
        }
    
        public synchronized static Demo2 getInstance() {
            if (demo2 == null) {
                demo2 = new Demo2();
            }
            return demo2;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            Demo2 s1 = Demo2.getInstance();
            Demo2 s2 = Demo2.getInstance();
            System.out.println(s1 == s2);
        }
    }

3.静态内部类

1.  静态内部方式: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。

package com.lijie;
    
    // 静态内部类方式
    public class Demo3 {
    
        private Demo3() {
            System.out.println("私有Demo3构造参数初始化");
        }
    
        public static class SingletonClassInstance {
            private static final Demo3 DEMO_3 = new Demo3();
        }
    
        // 方法没有同步
        public static Demo3 getInstance() {
            return SingletonClassInstance.DEMO_3;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            Demo3 s1 = Demo3.getInstance();
            Demo3 s2 = Demo3.getInstance();
            System.out.println(s1 == s2);
        }
    }

4.枚举单例式

1.  枚举单例: 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。

package com.lijie;
    
    //使用枚举实现单例模式 优点:实现简单、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
    public class Demo4 {
    
        public static Demo4 getInstance() {
            return Demo.INSTANCE.getInstance();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            Demo4 s1 = Demo4.getInstance();
            Demo4 s2 = Demo4.getInstance();
            System.out.println(s1 == s2);
        }
    
        //定义枚举
    	private static enum Demo {
    		INSTANCE;
    		// 枚举元素为单例
    		private Demo4 demo4;
    
    		private Demo() {
    			System.out.println("枚举Demo私有构造参数");
    			demo4 = new Demo4();
    		}
    
    		public Demo4 getInstance() {
    			return demo4;
    		}
    	}
    }

[69f68545dd0f44aeb962ab0dc86776f4.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/69f68545dd0f44aeb962ab0dc86776f4.png
[format_png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/643f702aff82c15e8e884bc49687f146.webp?x-oss-process=image/format,png