一文整理总结常见Java后端面试题系列——设计模式篇（2022最新版）

我就是我 2024-05-23 18:33 49阅读 0赞

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本文是《后端面试小册子》系列的第 1️⃣2️⃣ 篇文章，该系列将整理和梳理笔者作为 Java 后端程序猿在日常工作以及面试中遇到的实际问题，通过这些问题的系统学习，也帮助笔者顺利拿到阿里、字节、华为、快手等多个大厂 Offer，也祝愿大家能够早日斩获自己心仪的 Offer。

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 <thead> 
  <tr> 
   <th>标题</th> 
   <th>地址</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>MySQL数据库面试题总结（2022版）</td> 
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  </tr> 
  <tr> 
   <td>Redis面试题总结（2022版）</td> 
   <td><a href="https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/122934938" rel="nofollow">https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/122934938</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>计算机网络面试题总结（2022版）</td> 
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  </tr> 
  <tr> 
   <td>操作系统面试题总结（2022版）</td> 
   <td><a href="https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/122994599" rel="nofollow">https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/122994599</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Linux面试题总结（2022版）</td> 
   <td><a href="https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/122994862" rel="nofollow">https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/122994862</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Spring面试题总结（2022版）</td> 
   <td><a href="https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123016872" rel="nofollow">https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123016872</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Java基础面试题总结（2022版）</td> 
   <td><a href="https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123080189" rel="nofollow">https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123080189</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Java集合面试题总结（2022版）</td> 
   <td><a href="https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123171501" rel="nofollow">https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123171501</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Java并发面试题总结（2022版）</td> 
   <td><a href="https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123266624" rel="nofollow">https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123266624</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Java虚拟机面试题总结（2022版）</td> 
   <td><a href="https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123412605" rel="nofollow">https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123412605</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Java异常面试题总结（2022版）</td> 
   <td><a href="https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123462676" rel="nofollow">https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123462676</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>设计模式面试题总结（2022版）</td> 
   <td><a href="https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123490442" rel="nofollow">https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123490442</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Dubbo面试题总结（2022版）</td> 
   <td><a href="https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123538243" rel="nofollow">https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123538243</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Netty面试题总结（2022版）</td> 
   <td><a href="https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123564362" rel="nofollow">https://blog.csdn.net/adminpd/article/details/123564362</a></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 文章目录 ####

*  1 概念
 *   *   *  1、什么是设计模式？
         *  2、使用设计模式的好处？
         *  3、设计模式六大原则？
         *  4、设计模式如何分类？
 *  2 创建型模式
 *   *   *  2.1 单例模式
         *  2.2 工厂模式
         *  2.3 建造者模式
         *  2.4 原型模式
 *  3 结构型模式
 *   *   *  3.1 代理模式
         *  3.2 外观模式
 *  4 行为型模式
 *   *   *  4.1 策略模式
         *  4.2 模板方法模式
         *  4.3 观察者模式

## 1 概念 ##

#### 1、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。

#### 2、使用设计模式的好处？ ####

*  设计模式可在多个项目中重用。
 *  设计模式提供了一个帮助定义系统架构的解决方案。
 *  设计模式吸收了软件工程的经验。
 *  设计模式为应用程序的设计提供了透明性。
 *  设计模式是被实践证明切实有效的，由于它们是建立在专家软件开发人员的知识和经验之上的。

#### 3、设计模式六大原则？ ####

1）**单一责任原则（Principle of single responsibility）**：一个类或者一个方法只负责一项职责。

2）**里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）**：使用基类的任何地方可以使用继承的子类，完美的替换基类。

3）**依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）**：其核心思想是面向接口编程。

4）**接口隔离原则（Interface Segregation Principle）**：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。

5）**迪米特法则（Demeter Principle）**：最少知道原则，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。

6）**开闭原则（Open Close Principle）**：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。

![20200411190736327.jpg][]

#### 4、设计模式如何分类？ ####

通常情况下，我们可以将常用的 23 种设计模式分为**创建模式**、**结构模式**以及**行为模式**三种类型。

![5b791cf24143af21b7cbec2b3ade347a.png][]

*  **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、迭代器模式、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。

## 2 创建型模式 ##

#### 2.1 单例模式 ####

*  **什么是单例模式**

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。

*  **单例模式的应用**

1）应用程序的日志应用，一般都可用单例模式实现，这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态，因为只能有一个实例去操作，否则内容不好追加。

2）数据库连接池的设计一般也是采用单例模式，因为数据库连接是一种数据库资源。

3）多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。

*  **单例模式的实现**

单例模式的创建方式主要分为**懒汉式**和**饿汉式**两种，并在次基础衍生出更多实现方式：

1）**饿汉式**：类初始化时会立即创建该类单例对象，线程天生安全，调用效率高。

2）**懒汉式**：类初始化时，不会立即实例化该对象，而是在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。

public class Demo3 {
        
    
        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;
        }
    }

4）**枚举单例**：使用枚举实现单例模式，其优点是实现简单、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，而缺点是没有延迟加载。

public class Demo4 {
        
    
        public static Demo4 getInstance() {
        
            return Demo.INSTANCE.getInstance();
        }
    
        //定义枚举
    	private static enum Demo {
        
    		INSTANCE;
    		// 枚举元素为单例
    		private Demo4 demo4;
    
    		private Demo() {
        
    			demo4 = new Demo4();
    		}
    
    		public Demo4 getInstance() {
        
    			return demo4;
    		}
    	}
    }

5）**双重检测锁方式**：因为 JVM 重排序的原因，可能会初始化多次，不推荐使用。

public class Demo5 {
        
    
    	private volatile static Demo5 demo5;
    
    	public static Demo5 getInstance() {
        
    		if (demo5 == null) {
        
    			synchronized (Demo5.class) {
        
    				if (demo5 == null) {
        
    					demo5 = new Demo5();
    				}
    			}
    		}
    		return demo5;
    	}
    }

#### 2.2 工厂模式 ####

**工厂模式**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。

*  **工厂模式的好处**

1）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。

2）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。

3）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。

*  **工厂模式的分类**

实现了创建者和调用者分离，工厂模式又可以分为**简单工厂**、**工厂方法**以及**抽象工厂**三种模式。

1）**简单工厂**：用来生产同一等级结构中的任意产品。（不支持拓展增加产品）

2）**工厂方法**：用来生产同一等级结构中的固定产品。（支持拓展增加产品）

3）**抽象工厂**：用来生产不同产品族的全部产品。（不支持拓展增加产品；支持增加产品族）

#### 2.3 建造者模式 ####

**建造者模式**是将一个复杂的对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的方式进行创建。

*  **建造者模式和工厂模式区别**

工厂类模式是提供的是创建单个类的产品，而建造者模式则是将各种产品集中起来进行管理，更加关注零件装配，用来具有不同的属性的产品。

*  **建造者模式的应用**

1）Java 语言中的 StringBuilder。

#### 2.4 原型模式 ####

**原型设计模式**简单来说就是克隆。原型表明了有一个样板实例，这个原型是可定制的。

原型模式多用于创建复杂的或者构造耗时的实例，因为这种情况下，复制一个已经存在的实例可使程序运行更高效。

*  **原型模式的使用场景**

1）类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。这时我们就可以通过原型拷贝避免这些消耗。

2）通过 new 产生的一个对象需要非常繁琐的数据准备或者权限，这时可以使用原型模式。

3）一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用，即保护性拷贝。

## 3 结构型模式 ##

#### 3.1 代理模式 ####

**代理模式**通过代理控制对象的访问，可以在这个对象调用方法之前、调用方法之后去处理，甚至添加新的功能。（AOP 的实现原理）

*  **代理模式的应用**

Spring AOP、日志打印、异常处理、事务控制、权限控制等。

*  **代理模式的分类**

1）**静态代理**：简单代理模式，是动态代理的理论基础，也是常见使用在代理模式。

2）**JDK 动态代理**：使用反射完成代理，需要有顶层接口才能使用，常见是Mybatis 的 mapper 文件。

3）**cglib 动态代理**：也是使用反射完成代理，使用字节码技术，可以直接代理类，有个缺点就是不能对 final 类进行继承。

#### 3.2 外观模式 ####

也被叫做**门面模式**，用于隐藏系统的复杂性，并向客户端提供了一个客户端可以访问系统的接口。

## 4 行为型模式 ##

#### 4.1 策略模式 ####

**策略模式**定义了一系列的算法或业务逻辑操作，并将每一个算法、逻辑、操作封装起来，而且使它们还可以相互替换。

#### 4.2 模板方法模式 ####

**模板方法模式**定义一个操作中的业务处理逻辑骨架（父类），而将一些步骤延迟到子类中。使得子类可以不改变一个操作的结构来重定义该操作逻辑的实现。

实现一些操作时，整体步骤很固定，但是其中一小部分需要改变，这时候可以使用模板方法模式，将容易变的部分抽象出来，供子类实现。

举个例子，去餐厅吃饭时，餐厅给我们提供了一个模板就是：看菜单，点菜，吃饭，付款，走人。这里的点菜和付款是不确定的，需要由子类来完成的，其他的则是一个模板。

#### 4.3 观察者模式 ####

观察者模式是一种行为性模型，又叫**发布-订阅模式**。其定义对象之间一种一对多的依赖关系，使得当一个对象改变状态，则所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。

[Link 1]: https://blog.csdn.net/adminpd
[csnotes]: https://github.com/zas023/csnotes
[2fdebb4230f04cc2839fc5e656bbbef3.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/23/6578702f96e1423fb72c5b66d87424eb.png
[20200411190736327.jpg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/23/1d8bf8f5012c48d3b79801c337250f0f.jpg
[5b791cf24143af21b7cbec2b3ade347a.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/23/fd5dd4c2465b4ac8a819b76212d333df.png