「每天一个知识点」精讲设计模式面试专题

前言：

设计模式的分类

设计模式分为三类

创建型设计模式
与对象创建有关包括单例模式，工厂方法模式，抽象工厂模式，建造者模式，原型模式

结构型设计模式
结构性设计模式是从程序的结构上解决模块之间的耦合问题，包括适配器模式，代理模式，装饰模式，外观模式，桥接模式，组合模式和享元模式

行为型设计模式
主要处理类或对象如何交互及如何分配职责，包括策略模式，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，中介模式，解析器模式

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设计模式六大原则

a. 单一职责原则：就一个类来说，应该只有一个引起它变化的原因
一个类做一件事情，避免职责过多。比如这种情况是不太好的，在一个 Activity中既有 bean 文件，又有 http 请求，还有 adapter 等等，这就导致我们需要修改任何一个东西的时候都会导致 Activity 的改变，这样一来就有多个引起它变化的原因，不符合单一职责原则

b. 开放封闭原则：类，模块，函数应该是可以扩展的，但是不可以修改
对于扩展是开放的，对于修改是封闭的。尽量做到面对需求的改变时，我们的代码能保持相对稳定，通过扩展的方式应对变化，而不是修改原有代码实现

c. 里氏替换原则：所有引用基类的地方，必须可以透明的时候其子类的对象
里氏替换原则是实现开放封闭原则的重要方式之一，我们知道，使用基类的地方都可以使用子类去实现，因为子类拥有基类的所有方法，所以在程序设计中尽量使用基类类型对对象进行定义，在运行时确定子类类型。

d. 依赖倒置原则：高层模块不应该依赖于底层模块，两者都应该依赖于抽象，抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象
依赖倒置原则针对的是模块之间的依赖关系，高层模块指调用端，底层模块指具体的实现类，抽象指接口或抽象类，细节就是实现类。该原则的具体表现就是模块间的依赖通过抽象发生，直线类之间不发生直接依赖关系，依赖通过接口或抽象类产生，降低耦合，比如 MVP 模式下，View 层和 P 层通过接口产生依赖关系

e. 迪米特原则（最少知识原则）：一个软件实体应该尽可能少的与其他实体发生相互作用
迪米特原则要求我们在设计系统时，尽量减少对象之间的交互

f. 接口隔离原则：一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上
接口隔离原则的关键是接口以及这个接口要小，如何小呢，也就是我们要为专门的类创建专门的接口，这个接口只对它有效，不要试图让一个接口包罗万象，要建立最小的依赖关系

1. 请列举出在 JDK 中几个常用的设计模式？

单例模式（Singleton pattern）用于 Runtime，Calendar 和其他的一些类中。工厂模式（Factory pattern）被用于各种不可变的类如 Boolean，像 Boolean.valueOf，观察者模式（Observer pattern）被用于 Swing 和很多的事件监听中。装饰器设计模式（Decorator design pattern）被用于多个 Java IO 类中。

2. 什么是设计模式？你是否在你的代码里面使用过任 何设计模式？

设计模式是世界上各种各样程序员用来解决特定设计问题的尝试和测试的方法。设计模式是代码可用性的延伸

3.Java 中什么叫单例设计模式？请用 Java 写出线程安全的单例模式

单例模式重点在于在整个系统上共享一些创建时较耗资源的对象。整个应用中只维护一个特定类实例，它被所有组件共同使用。Java.lang.Runtime 是单例模式的经典例子。从 Java5 开始你可以使用枚举（enum）来实现线程安全的单例。

4. 在 Java 中，什么叫观察者设计模式（observer design pattern ）？

观察者模式是基于对象的状态变化和观察者的通讯，以便他们作出相应的操作。简单的例
子就是一个天气系统，当天气变化时必须在展示给公众的视图中进行反映。这个视图对象是一个主体，而不同的视图是观察者。

5. 使用工厂模式最主要的好处是什么？在哪里使用？

工厂模式的最大好处是增加了创建对象时的封装层次。如果你使用工厂来创建对象，之后你可以使用更高级和更高性能的实现来替换原始的产品实现或类，这不需要在调用层做任何修改。

6. 举一个用 Java 实现的装饰模式(decorator design pattern) ？它是作用于对象层次还是类层次？

装饰模式增加强了单个对象的能力。Java IO 到处都使用了装饰模式，典型例子就是Buffered 系列类如 BufferedReader 和BufferedWriter，它们增强了 Reader 和 Writer 对象，以实现提升性能的 Buffer 层次的读取和写入。

7. 在 Java 中，为什么不允许从静态方法中访问非静态变量？

Java 中不能从静态上下文访问非静态数据只是因为非静态变量是跟具体的对象实例关联的，而静态的却没有和任何实例关联。

8. 设计一个 ATM 机，请说出你的设计思路？

比如设计金融系统来说，必须知道它们应该在任何情况下都能够正常工作。不管是断电还是其他情况，ATM 应该保持正确的状态（事务） , 想想 加锁（locking）、事务（transaction）、错误条件（error condition）、边界条件（boundary condition） 等等。尽管
你不能想到具体的设计，但如果你可以指出非功能性需求，提出一些问题，想到关于边界条件，这些都会是很好的。

9. 在 Java 中，什么时候用重载，什么时候用重写？

如果你看到一个类的不同实现有着不同的方式来做同一件事，那么就应该用重写（overriding），而重载（overloading）是用不同的输入做同一件事。在 Java 中，重载的方法签名不同，而重写并不是。

10. 举例说明什么情况下会更倾向于使用抽象类而不是接口？

接口和抽象类都遵循”面向接口而不是实现编码”设计原则，它可以增加代码的灵活性，可以适应不断变化的需求。下面有几个点可以帮助你回答这个问题：

在 Java 中，你只能继承一个类，但可以实现多个接口。所以一旦你继承了一个类，你就失去了继承其他类的机会了。

接口通常被用来表示附属描述或行为如：Runnable、Clonable、Serializable 等等，因此当你使用抽象类来表示行为时，你的类就不能同时是 Runnable 和 Clonable(注：这里的意思是指如果把 Runnable 等实现为抽象类的情况)，因为在 Java 中你不能继承两个类，但当你使用接口时，你的类就可以同时拥有多个不同的行为。

在一些对时间要求比较高的应用中，倾向于使用抽象类，它会比接口稍快一点。

如果希望把一系列行为都规范在类继承层次内，并且可以更好地在同一个地方进行编码，那么抽象类是一个更好的选择。有时，接口和抽象类可以一起使用，接口中定义函数，而在抽象类中定义默认的实现。

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