Java 设计模式最新面试题及答案整理

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2024-06-21

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.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

3.设计模式分类

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。

4.设计模式的六大原则

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。

5.单例模式

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)；

6、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);
	}
}

懒汉式；

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);
	}
}

静态内部类；

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);
	}
}

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;
		}
	}
}

5、双重检测锁方式；

1、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)；

package com.lijie;
//双重检测锁方式
public class Demo5 {


	private static Demo5 demo5;

	private Demo5() {


		System.out.println("私有Demo4构造参数初始化");
	}

	public static Demo5 getInstance() {


		if (demo5 == null) {


			synchronized (Demo5.class) {


				if (demo5 == null) {


					demo5 = new Demo5();
				}
			}
		}
		return demo5;
	}

	public static void main(String[] args) {


		Demo5 s1 = Demo5.getInstance();
		Demo5 s2 = Demo5.getInstance();
		System.out.println(s1 == s2);
	}
}

6.工厂模式

1.什么是工厂模式

它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。实现了创建者和调用者分离，工厂模式分为简单工厂、工厂方法、抽象工厂模式

2.工厂模式好处

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。
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。
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。

3.为什么要学习工厂设计模式

不知道你们面试题问到过源码没有，你知道Spring的源码吗，MyBatis的源码吗，等等等如果你想学习很多框架的源码，或者你想自己开发自己的框架，就必须先掌握设计模式（工厂设计模式用的是非常非常广泛的）

4.Spring开发中的工厂设计模式

1.Spring IOC

看过Spring源码就知道，在Spring IOC容器创建bean的过程是使用了工厂设计模式
Spring中无论是通过xml配置还是通过配置类还是注解进行创建bean，大部分都是通过简单工厂来进行创建的。
当容器拿到了beanName和class类型后，动态的通过反射创建具体的某个对象，最后将创建的对象放到Map中。

2.为什么Spring IOC要使用工厂设计模式创建Bean呢

在实际开发中，如果我们A对象调用B，B调用C，C调用D的话我们程序的耦合性就会变高。（耦合大致分为类与类之间的依赖，方法与方法之间的依赖。）
在很久以前的三层架构编程时，都是控制层调用业务层，业务层调用数据访问层时，都是是直接 new对象，耦合性大大提升，代码重复量很高，对象满天飞
为了避免这种情况，Spring使用工厂模式编程，写一个工厂，由工厂创建Bean，以后我们如果要对象就直接管工厂要就可以，剩下的事情不归我们管了。Spring IOC容器的工厂中有个静态的Map集合，是为了让工厂符合单例设计模式，即每个对象只生产一次，生产出对象后就存入到 Map集合中，保证了实例不会重复影响程序效率。

5.工厂模式分类

工厂模式分为简单工厂、工厂方法、抽象工厂模式

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）
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）
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）

我下面来使用代码演示一下：

5.1 简单工厂模式

什么是简单工厂模式

简单工厂模式相当于是一个工厂中有各种产品，创建在一个类中，客户无需知道具体产品的名称，只需要知道产品类所对应的参数即可。但是工厂的职责过重，而且当类型过多时不利于系统的扩展维护。

代码演示：

1、创建工厂；

package com.lijie;
public interface Car {


	public void run();
}

1、创建工厂的产品（宝马）；

package com.lijie;
public class Bmw implements Car {


	public void run() {


		System.out.println("我是宝马汽车...");
	}
}

1、创建工另外一种产品（奥迪）；

package com.lijie;
public class AoDi implements Car {


	public void run() {


		System.out.println("我是奥迪汽车..");
	}
}

1、创建核心工厂类，由他决定具体调用哪产品；

package com.lijie;
public class CarFactory {


	public static Car createCar(String name) {


		if ("".equals(name)) {


			return null;
		}
		if(name.equals("奥迪")){


			return new AoDi();
		}
		if(name.equals("宝马")){


			return new Bmw();
		}
		return null;
	}
}

1、演示创建工厂的具体实例；

package com.lijie;
public class Client01 {


	public static void main(String[] args) {


		Car aodi =CarFactory.createCar("奥迪");
		Car bmw =CarFactory.createCar("宝马");
		aodi.run();
		bmw.run();
	}
}

单工厂的优点/缺点

优点：简单工厂模式能够根据外界给定的信息，决定究竟应该创建哪个具体类的对象。明确区分了各自的职责和权力，有利于整个软件体系结构的优化。
缺点：很明显工厂类集中了所有实例的创建逻辑，容易违反GRASPR的高内聚的责任分配原则

5.2 工厂方法模式

什么是工厂方法模式

工厂方法模式Factory Method，又称多态性工厂模式。在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有的产品的创建，而是将具体创建的工作交给子类去做。该核心类成为一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂子类必须实现的接口，而不接触哪一个产品类应当被实例化这种细节

代码演示：

1、创建工厂；

package com.lijie;
public interface Car {


	public void run();
}

1、创建工厂方法调用接口（所有的产品需要new出来必须继承他来实现方法）；

package com.lijie;
public interface CarFactory {


	Car createCar();
}

1、创建工厂的产品（奥迪）；

 package com.lijie;
public class AoDi implements Car {


	public void run() {


		System.out.println("我是奥迪汽车..");
	}
}

1、创建工厂另外一种产品（宝马）；

package com.lijie;
public class Bmw implements Car {


	public void run() {


		System.out.println("我是宝马汽车...");
	}
}

1、创建工厂方法调用接口的实例（奥迪）；

package com.lijie;
public class AoDiFactory implements CarFactory {


	public Car createCar() {


		return new AoDi();
	}
}

1、创建工厂方法调用接口的实例（宝马）；

package com.lijie;
public class BmwFactory implements CarFactory {


	public Car createCar() {


		return new Bmw();
	}
}

1、演示创建工厂的具体实例；

package com.lijie;
public class Client {


	public static void main(String[] args) {


		Car aodi = new AoDiFactory().createCar();
		Car jili = new BmwFactory().createCar();
		aodi.run();
		jili.run();
	}
}

5.3 抽象工厂模式

什么是抽象工厂模式

抽象工厂简单地说是工厂的工厂，抽象工厂可以创建具体工厂，由具体工厂来产生具体产品。

代码演示：

1、创建第一个子工厂，及实现类；

package com.lijie;
//汽车
public interface Car {


	void run();
}
class CarA implements Car{


	public void run() {


		System.out.println("宝马");
	}
}
class CarB implements Car{


	public void run() {


		System.out.println("摩拜");
	}
}

1、创建第二个子工厂，及实现类；

package com.lijie;
//发动机
public interface Engine {


	void run();
}
class EngineA implements Engine {


	public void run() {


		System.out.println("转的快!");
	}
}
class EngineB implements Engine {


	public void run() {


		System.out.println("转的慢!");
	}
}

1、创建一个总工厂，及实现类（由总工厂的实现类决定调用那个工厂的那个实例）；

package com.lijie;
public interface TotalFactory {


	// 创建汽车
	Car createChair();
	// 创建发动机
	Engine createEngine();
}
//总工厂实现类，由他决定调用哪个工厂的那个实例
class TotalFactoryReally implements TotalFactory {


	public Engine createEngine() {


		return new EngineA();
	}
	public Car createChair() {


		return new CarA();
	}
}

1、运行测试；

package com.lijie;
public class Test {


	public static void main(String[] args) {


		TotalFactory totalFactory2 = new TotalFactoryReally();
		Car car = totalFactory2.createChair();
		car.run();
		TotalFactory totalFactory = new TotalFactoryReally();
		Engine engine = totalFactory.createEngine();
		engine.run();
	}
}

7.代理模式

1.什么是代理模式

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/添加新的功能。(也就是AO的P微实现)
代理在原有代码乃至原业务流程都不修改的情况下，直接在业务流程中切入新代码，增加新功能，这也和Spring的（面向切面编程）很相似

3.代理的分类

静态代理(静态定义代理类)
动态代理(动态生成代理类，也称为Jdk自带动态代理)
Cglib 、javaassist（字节码操作库）

4.三种代理的区别

1、静态代理：简单代理模式，是动态代理的理论基础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文件是代理。
3、 cglib动态代理：也是使用反射完成代理，可以直接代理类（jdk动态代理不行），使用字节码技术，不能对 final类进行继承。（需要导入jar包）

5.用代码演示三种代理

5.1 静态代理

什么是静态代理

由程序员创建或工具生成代理类的源码，再编译代理类。所谓静态也就是在程序运行前就已经存在代理类的字节码文件，代理类和委托类的关系在运行前就确定了。

代码演示：

我有一段这样的代码：（如何能在不修改UserDao接口类的情况下开事务和关闭事务呢）

package com.lijie;
//接口类
public class UserDao{


	public void save() {


		System.out.println("保存数据方法");
	}
}

package com.lijie;
//运行测试类
public class Test{


	public static void main(String[] args) {


		UserDao userDao = new UserDao();
		userDao.save();
	}
}

修改代码，添加代理类

package com.lijie;
//代理类
public class UserDaoProxy extends UserDao {


	private UserDao userDao;
	public UserDaoProxy(UserDao userDao) {


		this.userDao = userDao;
	}
public void save() {


	System.out.println("开启事物...");
	userDao.save();
	System.out.println("关闭事物...");
	}
}

//添加完静态代理的测试类
public class Test{


	public static void main(String[] args) {


		UserDao userDao = new UserDao();
		UserDaoProxy userDaoProxy = new UserDaoProxy(userDao);
		userDaoProxy.save();
	}
}

缺点：每个需要代理的对象都需要自己重复编写代理，很不舒服

优点：但是可以面相实际对象或者是接口的方式实现代理

5.2 动态代理

什么是动态代理

动态代理也叫做，JDK代理、接口代理。
动态代理的对象，是利用JDK的API，动态的在内存中构建代理对象（是根据被代理的接口来动态生成代理类的class文件，并加载运行的过程），这就叫动态代理

package com.lijie;
//接口
public interface UserDao {


	void save();
}

package com.lijie;
//接口实现类
public class UserDaoImpl implements UserDao {


	public void save() {


		System.out.println("保存数据方法");
	}
}

下面是代理类，可重复使用，不像静态代理那样要自己重复编写代理

package com.lijie;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
// 每次生成动态代理类对象时,实现了InvocationHandler接口的调用处理器对象
public class InvocationHandlerImpl implements InvocationHandler {


	// 这其实业务实现类对象，用来调用具体的业务方法
	private Object target;
	// 通过构造函数传入目标对象
	public InvocationHandlerImpl(Object target) {


		this.target = target;
	}
	//动态代理实际运行的代理方法
	public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {


		System.out.println("调用开始处理");
		//下面invoke()方法是以反射的方式来创建对象，第一个参数是要创建的对象，第二个是构成方法的参数，由第二个参数来决定创建对象使用哪个构造方法
		Object result = method.invoke(target, args);
		System.out.println("调用结束处理");
		return result;
	}
}

//利用动态代理使用代理方法

package com.lijie;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class Test {


	public static void main(String[] args) {


		// 被代理对象
		UserDao userDaoImpl = new UserDaoImpl();
		InvocationHandlerImpl invocationHandlerImpl = new
		InvocationHandlerImpl(userDaoImpl);
		//类加载器
		ClassLoader loader = userDaoImpl.getClass().getClassLoader();
		Class<?>[] interfaces = userDaoImpl.getClass().getInterfaces();
		// 主要装载器、一组接口及调用处理动态代理实例
		UserDao newProxyInstance = (UserDao) Proxy.newProxyInstance(loader,
		interfaces, invocationHandlerImpl);
		newProxyInstance.save();
	}
}

缺点：必须是面向接口，目标业务类必须实现接口
优点：不用关心代理类，只需要在运行阶段才指定代理哪一个对象

5.3.CGLIB动态代理

CGLIB动态代理原理：

利用asm开源包，对代理对象类的class文件加载进来，通过修改其字节码生成子类来处理。

什么是CGLIB动态代理

CGLIB动态代理和jdk代理一样，使用反射完成代理，不同的是他可以直接代理类（jdk动态代理不行，他必须目标业务类必须实现接口），CGLIB动态代理底层使用字节码技术，CGLIB动态代理不能对 final类进行继承。（CGLIB动态代理需要导入jar包）

代码演示：

package com.lijie;
//接口
public interface UserDao {


	void save();
}

package com.lijie;
//接口实现类
public class UserDaoImpl implements UserDao {


	public void save() {


		System.out.println("保存数据方法");
	}
}

package com.lijie;
import org.springframework.cglib.proxy.Enhancer;
import org.springframework.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import org.springframework.cglib.proxy.MethodProxy;
import java.lang.reflect.Method;
//代理主要类
public class CglibProxy implements MethodInterceptor {


	private Object targetObject;
	// 这里的目标类型为Object，则可以接受任意一种参数作为被代理类，实现了动态代理
	public Object getInstance(Object target) {


		// 设置需要创建子类的类
		this.targetObject = target;
		Enhancer enhancer = new Enhancer();
		enhancer.setSuperclass(target.getClass());
		enhancer.setCallback(this);
		return enhancer.create();
	}
	//代理实际方法
	public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {


		System.out.println("开启事物");
		Object result = proxy.invoke(targetObject, args);
		System.out.println("关闭事物");
		// 返回代理对象
		return result;
	}
}

package com.lijie;
//测试CGLIB动态代理
public class Test {


	public static void main(String[] args) {


		CglibProxy cglibProxy = new CglibProxy();
		UserDao userDao = (UserDao) cglibProxy.getInstance(new UserDaoImpl());
		userDao.save();
	}
}

8.建造者模式

1.什么是建造者模式

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。
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，用来具有不同的属性的产品

建造者模式通常包括下面几个角色：

1、 uilder：给出一个抽象接口，以规范产品对象的各个组成成分的建造这个接口规定要实现复杂对；象的哪些部分的创建，并不涉及具体的对象部件的创建。
2、 ConcreteBuilder：实现Builder接口，针对不同的商业逻辑，具体化复杂对象的各部分的创建；在建造过程完成后，提供产品的实例。
3、 Director：调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分，在指导者中不涉及具体产品的信息，只负；责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建。
4、 Product：要创建的复杂对象；

2.建造者模式的使用场景

使用场景：

1、需要生成的对象具有复杂的内部结构；
2、需要生成的对象内部属性本身相互依赖；

与工厂模式的区别是：建造者模式更加关注与零件装配的顺序。
JAVA 中的 StringBuilder就是建造者模式创建的，他把一个单个字符的char数组组合起来
Spring不是建造者模式，它提供的操作应该是对于字符串本身的一些操作，而不是创建或改变一个字符串。

3.代码案例

1、建立一个装备对象Arms；

package com.lijie;
//装备类
public class Arms {


	//头盔
	private String helmet;
	//铠甲
	private String armor;
	//武器
	private String weapon;
	//省略Git和Set方法...........
}

1、创建Builder接口（给出一个抽象接口，以规范产品对象的各个组成成分的建造，这个接口只是规范）

package com.lijie;
public interface PersonBuilder {


	void builderHelmetMurder();
	void builderArmorMurder();
	void builderWeaponMurder();
	void builderHelmetYanLong();
	void builderArmorYanLong();
	void builderWeaponYanLong();
	Arms BuilderArms(); //组装
}

1、创建Builder实现类（这个类主要实现复杂对象创建的哪些部分需要什么属性）；

package com.lijie;
public class ArmsBuilder implements PersonBuilder {


	private Arms arms;
	//创建一个Arms实例,用于调用set方法
	public ArmsBuilder() {


		arms = new Arms();
	}
	public void builderHelmetMurder() {


		arms.setHelmet("夺命头盔");
	}
	public void builderArmorMurder() {


		arms.setArmor("夺命铠甲");
	}
	public void builderWeaponMurder() {


		arms.setWeapon("夺命宝刀");
	}
	public void builderHelmetYanLong() {


		arms.setHelmet("炎龙头盔");
	}
	public void builderArmorYanLong() {


		arms.setArmor("炎龙铠甲");
	}
	public void builderWeaponYanLong() {


		arms.setWeapon("炎龙宝刀");
	}
	public Arms BuilderArms() {


		return arms;
	}
}

1、 Director（调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分，在指导者中不涉及具体产品的信息，只负；责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建）

package com.lijie;
public class PersonDirector {


	//组装
	public Arms constructPerson(PersonBuilder pb) {


		pb.builderHelmetYanLong();
		pb.builderArmorMurder();
		pb.builderWeaponMurder();
		return pb.BuilderArms();
	}
	//这里进行测试
	public static void main(String[] args) {


		PersonDirector pb = new PersonDirector();
		Arms arms = pb.constructPerson(new ArmsBuilder());
		System.out.println(arms.getHelmet());
		System.out.println(arms.getArmor());
		System.out.println(arms.getWeapon());
	}
}

9.模板方法模式

1.什么是模板方法

模板方法模式：定义一个操作中的算法骨架（父类），而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构来重定义该算法的

2.什么时候使用模板方法

实现一些操作时，整体步骤很固定，但是呢。就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。

3.实际开发中应用场景哪里用到了模板方法

其实很多框架中都有用到了模板方法模式
例如：数据库访问的封装、Junit单元测试、servlet中关于doGet/doPost方法的调用等等

4.现实生活中的模板方法

例如：

1、去餐厅吃饭，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“点菜和付款” 是不确定的由子类来完成的，其他的则是一个模板。）

5.代码实现模板方法模式

1、先定义一个模板把模板中的点菜和付款，让子类来实现；

package com.lijie;
//模板方法
public abstract class RestaurantTemplate {


	// 1.看菜单
	public void menu() {


		System.out.println("看菜单");
	}
	// 2.点菜业务
	abstract void spotMenu();
	// 3.吃饭业务
	public void havingDinner(){

      System.out.println("吃饭"); }
	// 3.付款业务
	abstract void payment();
	// 3.走人
	public void GoR() {

      System.out.println("走人"); }
	//模板通用结构
	public void process(){


		menu();
		spotMenu();
		havingDinner();
		payment();
		GoR();
	}
}

1、具体的模板方法子类1；

package com.lijie;
public class RestaurantGinsengImpl extends RestaurantTemplate {


	void spotMenu() {


		System.out.println("人参");
	}
	void payment() {


		System.out.println("5快");
	}
}

1、具体的模板方法子类2；

package com.lijie;
public class RestaurantLobsterImpl extends RestaurantTemplate {


	void spotMenu() {


		System.out.println("龙虾");
	}
	void payment() {


		System.out.println("50块");
	}
}

1、客户端测试；

package com.lijie;
public class Client {


	public static void main(String[] args) {


		//调用第一个模板实例
		RestaurantTemplate restaurantTemplate = new RestaurantGinsengImpl();
		restaurantTemplate.process();
	}
}

10.外观模式

1.什么是外观模式

外观模式：也叫门面模式，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。
它向现有的系统添加一个接口，用这一个接口来隐藏实际的系统的复杂性。
使用外观模式，他外部看起来就是一个接口，其实他的内部有很多复杂的接口已经被实现

2.外观模式例子

用户注册完之后，需要调用阿里短信接口、邮件接口、微信推送接口。

1、创建阿里短信接口；

package com.lijie;
//阿里短信消息
public interface AliSmsService {


	void sendSms();
}

package com.lijie;
public class AliSmsServiceImpl implements AliSmsService {


	public void sendSms() {


		System.out.println("阿里短信消息");
	}
}

1、创建邮件接口；

package com.lijie;
	//发送邮件消息
	public interface EamilSmsService {


		void sendSms();
	}

package com.lijie;
public class EamilSmsServiceImpl implements EamilSmsService{


	public void sendSms() {


		System.out.println("发送邮件消息");
	}
}

1、创建微信推送接口；

package com.lijie;
//微信消息推送
public interface WeiXinSmsService {


	void sendSms();
}

package com.lijie;
public class WeiXinSmsServiceImpl implements WeiXinSmsService {


	public void sendSms() {


		System.out.println("发送微信消息推送");
	}
}

1、创建门面（门面看起来很简单使用，复杂的东西以及被门面给封装好了）；

package com.lijie;
public class Computer {


	AliSmsService aliSmsService;
	EamilSmsService eamilSmsService;
	WeiXinSmsService weiXinSmsService;
	public Computer() {


		aliSmsService = new AliSmsServiceImpl();
		eamilSmsService = new EamilSmsServiceImpl();
		weiXinSmsService = new WeiXinSmsServiceImpl();
	}
	//只需要调用它
	public void sendMsg() {


		aliSmsService.sendSms();
		eamilSmsService.sendSms();
		weiXinSmsService.sendSms();
	}
}

1、启动测试；

package com.lijie;
public class Client {


	public static void main(String[] args) {


		//普通模式需要这样
		AliSmsService aliSmsService = new AliSmsServiceImpl();
		EamilSmsService eamilSmsService = new EamilSmsServiceImpl();
		WeiXinSmsService weiXinSmsService = new WeiXinSmsServiceImpl();
		aliSmsService.sendSms();
		eamilSmsService.sendSms();
		weiXinSmsService.sendSms();
		//利用外观模式简化方法
		new Computer().sendMsg();
	}
}

11.原型模式

1.什么是原型模式

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。

2.原型模式的应用场景

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。

我们Spring框架中的多例就是使用原型。

3.原型模式的使用方式

1、实现Cloneable接口在java语言有一个Cloneable接口，它的作用只有一个，就是在运行时通知；虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用clone方法。在java虚拟机中，只有实现了这个接口的类才可以被拷贝，否则在运行时会抛出CloneNotSupportedException异常。
2、重写Object类中的clone方法Java中，所有类的父类都是Object类，Object类中有一个clone方；法，作用是返回对象的一个拷贝，但是其作用域protected类型的，一般的类无法调用，因此
Prototype类需要将clone方法的作用域修改为public类型。

3.1 原型模式分为浅复制和深复制

1、（浅复制）只是拷贝了基本类型的数据，而引用类型数据，只是拷贝了一份引用地址；
2、（深复制）在计算机中开辟了一块新的内存地址用于存放复制的对象；

4.代码演示

1、创建User类；

package com.lijie;
import java.util.ArrayList;
public class User implements Cloneable {


	private String name;
	private String password;
	private ArrayList<String> phones;
	protected User clone() {


		try {


			User user = (User) super.clone();
			//重点，如果要连带引用类型一起复制，需要添加底下一条代码，如果不加就对于是复制了引用地址
			user.phones = (ArrayList<String>) this.phones.clone();//设置深复制
			return user;
		} catch (CloneNotSupportedException e) {


			e.printStackTrace();
		}
		return null;
	}
	//省略所有属性Git Set方法......
}

1、测试复制；

package com.lijie;
import java.util.ArrayList;
public class Client {


	public static void main(String[] args) {


		//创建User原型对象
		User user = new User();
		user.setName("李三");
		user.setPassword("123456");
		ArrayList<String> phones = new ArrayList<>();
		phones.add("17674553302");
		user.setPhones(phones);
		//copy一个user对象,并且对象的属性
		User user2 = user.clone();
		user2.setPassword("654321");
		//查看俩个对象是否是一个
		System.out.println(user == user2);
		//查看属性内容
		System.out.println(user.getName() + " | " + user2.getName());
		System.out.println(user.getPassword() + " | " + user2.getPassword());
		//查看对于引用类型拷贝
		System.out.println(user.getPhones() == user2.getPhones());
	}
}

1、如果不需要深复制，需要删除User中的；

//默认引用类型为浅复制，这是设置了深复制
user.phones = (ArrayList<String>) this.phones.clone();

12.策略模式

1.什么是策略模式

定义了一系列的算法或逻辑或相同意义的操作，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。（其实策略模式Java中用的非常非常广泛）
我觉得主要是为了简化 if…else 所带来的复杂和难以维护。

2.策略模式应用场景

策略模式的用意是针对一组算法或逻辑，将每一个算法或逻辑封装到具有共同接口的独立的类中，从而使得它们之间可以相互替换。

1、例如：我要做一个不同会员打折力度不同的三种策略，初级会员，中级会员，高级会员（三种不同；的计算）。
2、例如：我要一个支付模块，我要有微信支付、支付宝支付、银联支付等；

3.策略模式的优点和缺点

优点：

1、算法可以自由切换。
2、避免使用多重条件判断。
3 、扩展性非常良好。

缺点：

1、策略类会增多。
2、所有策略类都需要对外暴露。

4.代码演示

模拟支付模块有微信支付、支付宝支付、银联支付

1、定义抽象的公共方法；

package com.lijie;
//策略模式 定义抽象方法 所有支持公共接口
abstract class PayStrategy {


	// 支付逻辑方法
	abstract void algorithmInterface();
}

1、定义实现微信支付；

package com.lijie;
class PayStrategyA extends PayStrategy {


	void algorithmInterface() {


		System.out.println("微信支付");
	}
}

1、定义实现支付宝支付；

package com.lijie;
class PayStrategyB extends PayStrategy {


	void algorithmInterface() {


		System.out.println("支付宝支付");
	}
}

1、定义实现银联支付；

package com.lijie;
class PayStrategyC extends PayStrategy {


	void algorithmInterface() {


		System.out.println("银联支付");
	}
}

1、定义下文维护算法策略；

package com.lijie;// 使用上下文维护算法策略
class Context {


	PayStrategy strategy;
	public Context(PayStrategy strategy) {


		this.strategy = strategy;
	}
	public void algorithmInterface() {


		strategy.algorithmInterface();
	}
}

1、运行测试；

package com.lijie;
class ClientTestStrategy {


	public static void main(String[] args) {


		Context context;
		//使用支付逻辑A
		context = new Context(new PayStrategyA());
		context.algorithmInterface();
		//使用支付逻辑B
		context = new Context(new PayStrategyB());
		context.algorithmInterface();
		//使用支付逻辑C
		context = new Context(new PayStrategyC());
		context.algorithmInterface();
	}
}

13.观察者模式

1. 什么是观察者模式

先讲什么是行为性模型，行为型模式关注的是系统中对象之间的相互交互，解决系统在运行时对象之间的相互通信和协作，进一步明确对象的职责。
观察者模式，是一种行为性模型，又叫发布-订阅模式，他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。

2. 模式的职责

观察者模式主要用于1对N的通知。当一个对象的状态变化时，他需要及时告知一系列对象，令他们做出相应。

实现有两种方式：

1、推：每次都会把通知以广播的方式发送给所有观察者，所有的观察者只能被动接收；
2、拉：观察者只要知道有情况即可，至于什么时候获取内容，获取什么内容，都可以自主决定；

3. 观察者模式应用场景

1、关联行为场景，需要注意的是，关联行为是可拆分的，而不是“组合”关系事件多级触发场景；
2、跨系统的消息交换场景，如消息队列、事件总线的处理机制；

4.代码实现观察者模式

1、定义抽象观察者，每一个实现该接口的实现类都是具体观察者；

package com.lijie;
//观察者的接口，用来存放观察者共有方法
public interface Observer {


	// 观察者方法
	void update(int state);
}

1、定义具体观察者；

package com.lijie;
// 具体观察者
public class ObserverImpl implements Observer {


	// 具体观察者的属性
	private int myState;
	public void update(int state) {


		myState=state;
		System.out.println("收到消息,myState值改为："+state);
	}
	public int getMyState() {


		return myState;
	}
}

1、定义主题主题定义观察者数组，并实现增、删及通知操作；

package com.lijie;
import java.util.Vector;
//定义主题，以及定义观察者数组，并实现增、删及通知操作。
public class Subjecct {


	//观察者的存储集合，不推荐ArrayList，线程不安全，
	private Vector<Observer> list = new Vector<>();
	// 注册观察者方法
	public void registerObserver(Observer obs) {


		list.add(obs);
	}
	// 删除观察者方法
	public void removeObserver(Observer obs) {


		list.remove(obs);
	}
	// 通知所有的观察者更新
	public void notifyAllObserver(int state) {


		for (Observer observer : list) {


			observer.update(state);
		}
	}
}

1、定义具体的，他继承继承Subject类，在这里实现具体业务，在具体项目中，该类会有很多；

package com.lijie;
//具体主题
public class RealObserver extends Subjecct {


	//被观察对象的属性
	private int state;
	public int getState(){


		return state;
	}
	public void setState(int state){


		this.state=state;
		//主题对象(目标对象)值发生改变
		this.notifyAllObserver(state);
	}
}

1、运行测试；

package com.lijie;
public class Client {


	public static void main(String[] args) {


		// 目标对象
		RealObserver subject = new RealObserver();
		// 创建多个观察者
		ObserverImpl obs1 = new ObserverImpl();
		ObserverImpl obs2 = new ObserverImpl();
		ObserverImpl obs3 = new ObserverImpl();
		// 注册到观察队列中
		subject.registerObserver(obs1);
		subject.registerObserver(obs2);
		subject.registerObserver(obs3);
		// 改变State状态
		subject.setState(300);
		System.out.println("obs1观察者的MyState状态值为："+obs1.getMyState());
		System.out.println("obs2观察者的MyState状态值为："+obs2.getMyState());
		System.out.println("obs3观察者的MyState状态值为："+obs3.getMyState());
		// 改变State状态
		subject.setState(400);
		System.out.println("obs1观察者的MyState状态值为："+obs1.getMyState());
		System.out.println("obs2观察者的MyState状态值为："+obs2.getMyState());
		System.out.println("obs3观察者的MyState状态值为："+obs3.getMyState());
	}
}

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Java面试题设计模式