23种经典设计模式都有哪些，如何分类？Java设计模式相关面试
23種經(jīng)典設(shè)計模式都有哪些，如何分類？
23種經(jīng)典設(shè)計模式都有哪些，如何分類？
java常用的設(shè)計模式？說明工廠模式
Java 中的23 種設(shè)計模式：
Factory（工廠模式）， Builder（建造模式）， Factory Method（工廠方法模式），
Prototype（原始模型模式），Singleton（單例模式）， Facade（門面模式），
Adapter（適配器模式）， Bridge（橋梁模式）， Composite（合成模式），
Decorator（裝飾模式）， Flyweight（享元模式）， Proxy（代理模式），
Command（命令模式）， Interpreter（解釋器模式）， Visitor（訪問者模式），
Iterator（迭代子模式）， Mediator（調(diào)停者模式）， Memento（備忘錄模式），
Observer（觀察者模式）， State（狀態(tài)模式）， Strategy（策略模式），
Template Method（模板方法模式）， Chain Of Responsibleity（責(zé)任鏈模式）
工廠模式：工廠模式是一種經(jīng)常被使用到的模式，根據(jù)工廠模式實現(xiàn)的類可以根據(jù)提供的數(shù)據(jù)生成一組類中某一個類的實例，通常這一組類有一個公共的抽象父類并且實現(xiàn)了相同的方法，但是這些方法針對不同的數(shù)據(jù)進行了不同的操作。首先需要定義一個基類，該類的子類通過不同的方法實現(xiàn)了基類中的方法。然后需要定義一個工廠類，工廠類可以根據(jù)條件生成不同的子類實例。當?shù)玫阶宇惖膶嵗?#xff0c;開發(fā)人員可以調(diào)用基類中的方法而不必考慮到底返回的是哪一個子類的實例。
Spring 框架中都用到了哪些設(shè)計模式？
Spring 框架中都用到了哪些設(shè)計模式？
Spring框架中使用到了大量的設(shè)計模式，下面列舉了比較有代表性的：
代理模式—在AOP和remoting中被用的比較多。
單例模式—在spring配置文件中定義的bean默認為單例模式。
模板方法—用來解決代碼重復(fù)的問題。比如. RestTemplate, JmsTemplate, JpaTemplate。
前端控制器—Spring提供了DispatcherServlet來對請求進行分發(fā)。
視圖幫助(View Helper )—Spring提供了一系列的JSP標簽，高效宏來輔助將分散的代碼整合在視圖里。
依賴注入—貫穿于BeanFactory / ApplicationContext接口的核心理念。
工廠模式—BeanFactory用來創(chuàng)建對象的實例。
Java設(shè)計模式相關(guān)面試
這里面試一些簡單的面試題
1．接口是什么？為什么要使用接口而不是直接使用具體類？
接口用于定義 API。它定義了類必須得遵循的規(guī)則。同時，它提供了一種抽象，因為客戶端只使用接口，這樣可以有多重實現(xiàn)，如 List 接口，你可以使用可隨機訪問的 ArrayList，也可以使用方便插入和刪除的 LinkedList。接口中不允許寫代碼，以此來保證抽象，但是 Java 8 中你可以在接口聲明靜態(tài)的默認方法，這種方法是具體的。
2.java中，抽象類與接口之間有什么區(qū)別？
1.一個類可以實現(xiàn)多個接口 ，但卻只能繼承最多一個抽象類。
2.抽象類可以包含具體的方法 ， 接口的所有方法都是抽象的。
3.抽象類可以聲明和使用字段 ，接口則不能，但接口可以創(chuàng)建靜態(tài)的final常量。
4.接口的方法都是public的，抽象類的方法可以是public，protected，private或者默認的package；
5.抽象類可以定義構(gòu)造函數(shù)，接口卻不能。
3.除了單例模式，你在生產(chǎn)環(huán)境中還用過什么設(shè)計模式？
這需要根據(jù)你的經(jīng)驗來回答。一般情況下，你可以說依賴注入，工廠模式，裝飾模式或者觀察者模式，隨意選擇你使用過的一種即可。不過你要準備回答接下的基于你選擇的模式的問題。
1、開閉原則（Open Close Principle）
開閉原則就是說對擴展開放，對修改關(guān)閉。在程序需要進行拓展的時候，不能去修改原有的代碼，實現(xiàn)一個熱插拔的效果。所以一句話概括就是：為了使程序的擴展性好，易于維護和升級。想要達到這樣的效果，我們需要使用接口和抽象類，后面的具體設(shè)計中我們會提到這點。
2、里氏代換原則（Liskov Substitution Principle）
里氏代換原則(Liskov Substitution Principle LSP)面向?qū)ο笤O(shè)計的基本原則之一。 里氏代換原則中說，任何基類可以出現(xiàn)的地方，子類一定可以出現(xiàn)。 LSP是繼承復(fù)用的基石，只有當衍生類可以替換掉基類，軟件單位的功能不受到影響時，基類才能真正被復(fù)用，而衍生類也能夠在基類的基礎(chǔ)上增加新的行為。里氏代換原則是對“開-閉”原則的補充。實現(xiàn)“開-閉”原則的關(guān)鍵步驟就是抽象化。而基類與子類的繼承關(guān)系就是抽象化的具體實現(xiàn)，所以里氏代換原則是對實現(xiàn)抽象化的具體步驟的規(guī)范。—— From Baidu 百科
3、依賴倒轉(zhuǎn)原則（Dependence Inversion Principle）
這個是開閉原則的基礎(chǔ)，具體內(nèi)容：真對接口編程，依賴于抽象而不依賴于具體。
4、接口隔離原則（Interface Segregation Principle）
這個原則的意思是：使用多個隔離的接口，比使用單個接口要好。還是一個降低類之間的耦合度的意思，從這兒我們看出，其實設(shè)計模式就是一個軟件的設(shè)計思想，從大型軟件架構(gòu)出發(fā)，為了升級和維護方便。所以上文中多次出現(xiàn)：降低依賴，降低耦合。
5、迪米特法則（最少知道原則）（Demeter Principle）
為什么叫最少知道原則，就是說：一個實體應(yīng)當盡量少的與其他實體之間發(fā)生相互作用，使得系統(tǒng)功能模塊相對獨立。
6、合成復(fù)用原則（Composite Reuse Principle）
原則是盡量使用合成/聚合的方式，而不是使用繼承
5.什么情況下會違反迪米特法則？為什么會有這個問題？
迪米特法則建議“只和朋友說話，不要陌生人說話”，以此來減少類之間的耦合。
6.適配器模式是什么？什么時候使用？
適配器模式（Adapter Pattern）是作為兩個不兼容的接口之間的橋梁。這種類型的設(shè)計模式屬于結(jié)構(gòu)型模式，它結(jié)合了兩個獨立接口的功能。適配器模式提供對接口的轉(zhuǎn)換。如果你的客戶端使用某些接口，但是你有另外一些接口，你就可以寫一個適配去來連接這些接口。
7.適配器模式與裝飾器模式有什么區(qū)別？
雖然適配器模式和裝飾器模式的結(jié)構(gòu)類似，但是每種模式的出現(xiàn)意圖不同。適配器模式被用于橋接兩個接口，而裝飾模式的目的是在不修改類的情況下給類增加新的功能。
裝飾者模式： 動態(tài)地將責(zé)任附加到對象上，若要擴展功能，裝飾者模提供了比繼承更有彈性的替代方案。
通俗的解釋： 裝飾模式就是給一個對象增加一些新的功能，而且是動態(tài)的，要求裝飾對象和被裝飾對象實現(xiàn)同一個接口，裝飾對象持有被裝飾對象的實例。
適配器模式： 將一個類的接口，轉(zhuǎn)換成客戶期望的另一個接口。適配器讓原本接口不兼容的類可以合作無間。
適配器模式有三種：類的適配器模式、對象的適配器模式、接口的適配器模式。
通俗的說法：適配器模式將某個類的接口轉(zhuǎn)換成客戶端期望的另一個接口表示，目的是消除由于接口不匹配所造成的類的兼容性問題。
舉例如下：
1、適配器模式
//file 為已定義好的文件流
FileInputStream fileInput = new FileInputStream(file);
InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(fileInput);
以上就是適配器模式的體現(xiàn)，FileInputStream是字節(jié)流，而并沒有字符流讀取字符的一些api，因此通過InputStreamReader將其轉(zhuǎn)為Reader子類，因此有了可以操作文本的文件方法。
2、裝飾者模式
BufferedReader bufferedReader=new BufferedReader(inputStreamReader);構(gòu)造了緩沖字符流，將FileInputStream字節(jié)流包裝為BufferedReader過程就是裝飾的過程，剛開始的字節(jié)流FileInputStream只有read一個字節(jié)的方法，包裝為inputStreamReader后，就有了讀取一個字符的功能，在包裝為BufferedReader后，就擁有了read一行字符的功能。
8.適配器模式和代理模式之間有什么不同？
這個問題與前面的類似，適配器模式和代理模式的區(qū)別在于他們的意圖不同。由于適配器模式和代理模式都是封裝真正執(zhí)行動作的類，因此結(jié)構(gòu)是一致的，但是適配器模式用于接口之間的轉(zhuǎn)換，而代理模式則是增加一個額外的中間層，以便支持分配、控制或智能訪問。
9.什么事模板方法模式？
模板方法提供算法的框架，你可以自己去配置或定義步驟。例如，你可以將排序算法看做是一個模板。它定義了排序的步驟，但是具體的比較，可以使用 Comparable 或者其語言中類似東西，具體策略由你去配置。列出算法概要的方法就是眾所周知的模板方法。
10.什么時候使用訪問者模式？
訪問者模式用于解決在類的繼承層次上增加操作，但是不直接與之關(guān)聯(lián)。這種模式采用雙派發(fā)的形式來增加中間層。
11.什么時候使用組合模式？
組合模式使用樹結(jié)構(gòu)來展示部分與整體繼承關(guān)系。它允許客戶端采用統(tǒng)一的形式來對待單個對象和對象容器。當你想要展示對象這種部分與整體的繼承關(guān)系時采用組合模式。
12.繼承和組合之間有什么不同？
雖然兩種都可以實現(xiàn)代碼復(fù)用，但是組合比繼承共靈活，因為組合允許你在運行時選擇不同的實現(xiàn)。用組合實現(xiàn)的代碼也比繼承測試起來更加簡單。
13.描述Java中的重載與重寫？什么時候用重載，什么時候用重寫？
重載和重寫都允許你用相同的名稱來實現(xiàn)不同的功能，但是重載是編譯時活動，而重寫是運行時活動。你可以在同一個類中重載方法，但是只能在子類中重寫方法。重寫必須要有繼承。
對有經(jīng)驗的Java設(shè)計師來說，這是一個相當簡單的問題。如果你看到一個類的不同實現(xiàn)有著不同的方式來做同一件事，那么就應(yīng)該用重寫（overriding），而重載（overloading）是用不同的輸入做同一件事。在Java中，重載的方法簽名不同，而重寫并不是。
14.Java中，嵌套公共靜態(tài)類與頂級類有什么不同？
類的內(nèi)部可以有多個嵌套公共靜態(tài)類，但是一個 Java 源文件只能有一個頂級公共類，并且頂級公共類的名稱與源文件名稱必須一致。
15.OOP中的組合、聚合和關(guān)聯(lián)有什么區(qū)別？
如果兩個對象彼此有關(guān)系，就說他們是彼此相關(guān)聯(lián)的。組合和聚合是面向?qū)ο笾械膬煞N形式的關(guān)聯(lián)。組合是一種比聚合更強力的關(guān)聯(lián)。組合中，一個對象是另一個的擁有者，而聚合則是指一個對象使用另一個對象。如果對象 A 是由對象 B 組合的，則 A 不存在的話，B一定不存在，但是如果 A 對象聚合了一個對象 B，則即使 A 不存在了，B 也可以單獨存在。
16.給我一個符合開閉原則的設(shè)計模式的例子？
開閉原則要求你的代碼對擴展開放，對修改關(guān)閉。這個意思就是說，如果你想增加一個新的功能，你可以很容易的在不改變已測試過的代碼的前提下增加新的代碼。有好幾個設(shè)計模式是基于開閉原則的，如策略模式，如果你需要一個新的策略，只需要實現(xiàn)接口，增加配置，不需要改變核心邏輯。一個正在工作的例子是 Collections.sort() 方法，這就是基于策略模式，遵循開閉原則的，你不需為新的對象修改 sort() 方法，你需要做的僅僅是實現(xiàn)你自己的 Comparator 接口。
17.使用工廠模式最主要的好處是什么？你在哪里使用？
工廠模式的最大好處是增加了創(chuàng)建對象時的封裝層次。如果 你使用工廠來創(chuàng)建對象，之后你可以使用更高級和更高性能的實現(xiàn)來替換原始的產(chǎn)品實現(xiàn)或類，這不需要在調(diào)用層做任何修改。可以看我的文章工廠模式得更詳細的解釋和和了解更多的好處。
18.工廠模式與抽象工廠模式的區(qū)別？
首先來看看這兩者的定義區(qū)別：
工廠模式：定義一個用于創(chuàng)建對象的借口，讓子類決定實例化哪一個類
抽象工廠模式：為創(chuàng)建一組相關(guān)或相互依賴的對象提供一個接口，而且無需指定他們的具體類
再來看看工廠方法模式與抽象工廠模式對比：
| 針對的是一個產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu) | 針對的是面向多個產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu) |
| 一個抽象產(chǎn)品類 | 多個抽象產(chǎn)品類 |
| 可以派生出多個具體產(chǎn)品類 | 每個抽象產(chǎn)品類可以派生出多個具體產(chǎn)品類 |
| 一個抽象工廠類，可以派生出多個具體工廠類 | 一個抽象工廠類，可以派生出多個具體工廠類 |
| 每個具體工廠類只能創(chuàng)建一個具體產(chǎn)品類的實例 | 每個具體工廠類可以創(chuàng)建多個具體產(chǎn)品類的實例 |
18.什么時候使用享元模式？
享元模式通過共享對象來避免創(chuàng)建太多的對象。為了使用享元模式，你需要確保你的對象是不可變的，這樣你才能安全的共享。JDK 中 String 池、Integer 池以及 Long 池都是很好的使用了享元模式的例子。
19 什么是設(shè)計模式？你是否在你的代碼里面使用過任何設(shè)計模式？
設(shè)計模式是世界上各種各樣程序員用來解決特定設(shè)計問題的嘗試和測試的方法。設(shè)計模式是代碼可用性的延伸。
20 你可以說出幾個在JDK庫中使用的設(shè)計模式嗎？
裝飾器設(shè)計模式（Decorator design pattern）被用于多個Java IO類中。單例模式（Singleton pattern）用于Runtime，Calendar和其他的一些類中。工廠模式（Factory pattern）被用于各種不可變的類如Boolean，像Boolean.valueOf，觀察者模式（Observer pattern）被用于Swing和很多的事件監(jiān)聽中。
21.Java中什么事單例設(shè)計模式？用Java寫出線程安全的單例
單例對象（Singleton）是一種常用的設(shè)計模式。在Java應(yīng)用中，單例對象能保證在一個JVM中，該對象只有一個實例存在。這樣的模式有幾個好處：
1、某些類創(chuàng)建比較頻繁，對于一些大型的對象，這是一筆很大的系統(tǒng)開銷。
2、省去了new操作符，降低了系統(tǒng)內(nèi)存的使用頻率，減輕GC壓力。
3、有些類如交易所的核心交易引擎，控制著交易流程，如果該類可以創(chuàng)建多個的話，系統(tǒng)完全亂了。（比如一個軍隊出現(xiàn)了多個司令員同時指揮，肯定會亂成一團），所以只有使用單例模式，才能保證核心交易服務(wù)器獨立控制整個流程。
單例模式重點在于在整個系統(tǒng)上共享一些創(chuàng)建時較耗資源的對象。整個應(yīng)用中只維護一個特定類實例，它被所有組件共同使用。Java.lang.Runtime是單例模式的經(jīng)典例子。你可以在我的文章Java單例模式的10個問題看到更多的問題和討論。從Java 5開始你可以使用枚舉（enum）來實現(xiàn)線程安全的單例。
http://blog.csdn.net/cselmu9/article/details/5136694622在Java中，什么叫觀察者設(shè)計模式（observer design pattern）？
觀察者模式是基于對象的狀態(tài)變化和觀察者的通訊，以便他們作出相應(yīng)的操作。簡單的例子就是一個天氣系統(tǒng)，當天氣變化時必須在展示給公眾的視圖中進行反映。這個視圖對象是一個主體，而不同的視圖是觀察者。可以在這篇文章中看到Java觀察者模式的完整例子。
23什么是責(zé)任鏈設(shè)計模式？
責(zé)任鏈模式（Chain of Responsibility Pattern）為請求創(chuàng)建了一個接收者對象的鏈。這種模式給予請求的類型，對請求的發(fā)送者和接收者進行解耦。這種類型的設(shè)計模式屬于行為型模式。在這種模式中，通常每個接收者都包含對另一個接收者的引用。如果一個對象不能處理該請求，那么它會把相同的請求傳給下一個接收者，依此類推。
Java高級面試設(shè)計模式
1. 舉出一個例子，在這種情況你會更傾向于使用抽象類，而不是接口？
這是很常用但又是很難回答的設(shè)計面試問題。接口和抽象類都遵循”面向接口而不是實現(xiàn)編碼”設(shè)計原則，它可以增加代碼的靈活性，可以適應(yīng)不斷變化的需求。下面有幾個點可以幫助你回答這個問題：
在一些對時間要求比較高的應(yīng)用中，傾向于使用抽象類，它會比接口稍快一點。
如果希望把一系列行為都規(guī)范在類繼承層次內(nèi)，并且可以更好地在同一個地方進行編碼，那么抽象類是一個更好的選擇。有時，接口和抽象類可以一起使用，接口中定義函數(shù)，而在抽象類中定義默認的實現(xiàn)。
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2. 設(shè)計一個販賣機，可以接收不同的貨幣，出售不同的產(chǎn)品？
這是一個開放設(shè)計問題，你可以作為練習(xí)，嘗試著寫出設(shè)計文檔、代碼和JUnit測試而不是只是解決這個問題，看看它花了你多少時間得到解決方案和得到需要的原形。理想情況下，這個問題應(yīng)該可以在3個小時內(nèi)解決，至少應(yīng)該得到一個可以運行的版本。
3. 你有一個Smartphone類，可以派生如IPhone、AndroidPhone、WindowsMobilePhone類它還可以是一些有著品牌的手機名稱，你會怎么設(shè)計這個類系統(tǒng)呢。
這是另外一個設(shè)計模式練習(xí)，你可以應(yīng)用你的面向?qū)ο笤O(shè)計技巧來得到一個設(shè)計，這個設(shè)計需要足夠靈活能夠支持未來產(chǎn)品的擴展，足夠穩(wěn)定能夠支持在現(xiàn)有模型進行修改。
5. 設(shè)計一個ATM機？
我們所有人都使用ATM(自動柜員機)。想想你會怎么設(shè)計一個ATM？就設(shè)計金融系統(tǒng)來說，必須知道它們應(yīng)該在任何情況下都能夠如期工作。不管是斷電還是其他情況，ATM應(yīng)該保持 正確的狀態(tài)（事務(wù)） , 想想 加鎖（locking）、事務(wù)（transaction）、錯誤條件（error condition）、邊界條件（boundary condition） 等等。盡管你不能想到具體的設(shè)計，但如果你可以指出非功能性需求，提出一些問題，想到關(guān)于邊界條件，這些都會是很好的一步。
6. 你正在寫一些類提供市場數(shù)據(jù)，你知道你可以不定時切換不同的廠商如Reuters、wombat或者直接的批發(fā)商，你會如何設(shè)計你的市場數(shù)據(jù)系統(tǒng)。
這是一個非常有趣的設(shè)計面試問題，并且真的在一家大的投資銀行問到過，如果你是用Java編碼的話這是一個相當平常的場景。最主要的一點是你要有一個MarketData接口，它會有調(diào)用端需要的方法如：getBid()、getPrice()、getLevel()等等，而MarketData應(yīng)該由一個MarketDataProvider通過 依賴注入（dependency injection） 組成。因此，當你修改你的MarketData 提供器（MarketDataProvider）時，調(diào)用端不會受影響，因為它們是通過MarketData接口或類的方法來訪問的。
7. 在Java中，為什么不允許從靜態(tài)方法中訪問非靜態(tài)變量？
你在Java中不能從靜態(tài)上下文訪問非靜態(tài)數(shù)據(jù)只是因為非靜態(tài)變量是跟具體的對象實例關(guān)聯(lián)的，而靜態(tài)的卻沒有和任何實例關(guān)聯(lián)。你可以看我的文章為什么在靜態(tài)上下文中不能訪問非靜態(tài)變量查看詳細的討論。
8. 在Java中設(shè)計一個并發(fā)規(guī)則的pipeline？
并發(fā)編程或并發(fā)設(shè)計這些天很火，它可以充分利用現(xiàn)在不斷提升的高級處理器的處理能力，而Java成為一個多線程語言也從這種情況獲益良多。設(shè)計一個并發(fā)系統(tǒng)需要記住的最關(guān)鍵的點是線程安全，不可變性，本地變量和避免使用static或者類變量（instance variables）。你只需要想著每一類都可以同時被多個線程同時執(zhí)行，所以最好的做法就是每一個線程都處理自己的數(shù)據(jù) ，不跟其他數(shù)據(jù)交互，并且運行時只需要最小的同步保證。這個問題可以涉及到從最初的討論到完整的類和接口編碼，但只要你記住并發(fā)中最重要的點和問題如，競爭條件（race condition）、死鎖（deadlock）、內(nèi)存交互問題（memory interference）、原子性、ThreadLocal變量等，你都可以回答它。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的23种经典设计模式都有哪些，如何分类？Java设计模式相关面试的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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