java设计模式面试题3道

面试题1：单例模式

题目：请简述单例模式的实现方式，并说明线程安全的单例模式应该如何实现。

考察点：

1. 对单例模式基本概念的理解。
2. 对线程安全问题的处理能力。
3. 熟悉Java语言的特性，如静态变量、静态代码块、构造函数等。

参考答案：
单例模式是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。常见的单例模式实现方式包括懒汉式、饿汉式、双重校验锁（DCL）和枚举实现。

• 懒汉式：在第一次使用时才初始化实例，但这种实现方式在多线程环境下可能会产生多个实例。
• 饿汉式：在类加载时就初始化实例，保证了线程安全，但无法实现懒加载。
• 双重校验锁（DCL）：结合了懒汉式和线程安全的优点，通过双重校验锁的方式确保线程安全。代码示例如下：

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

• 枚举实现：利用Java枚举的特性实现单例，天然线程安全且防止反序列化破坏单例。

  public enum Singleton {
      INSTANCE;
      public void doSomething() {
          // 实现业务逻辑
      }
  }
  

拓展问题：

• 如何防止单例被反射破坏？
• 如何防止单例在反序列化时被破坏？

面试题2：工厂模式

题目：请简述工厂模式的种类及其应用场景，并用Java代码实现一个简单的产品工厂。

考察点：

1. 对工厂模式（简单工厂、工厂方法、抽象工厂）的理解。
2. 对设计模式的灵活应用能力。
3. 编码能力。

参考答案：
工厂模式是一种创建型设计模式，用于封装对象的创建逻辑。它有以下几种类型：

• 简单工厂：通过一个工厂类来创建对象，但不符合开闭原则。
• 工厂方法：定义了一个创建对象的接口，由子类决定实例化哪一个类。
• 抽象工厂：创建相关或依赖对象的家族，而不需明确指定具体类。

简单工厂实现示例：

// 产品接口
interface Product {
    void show();
}

// 具体产品A
class ProductA implements Product {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("Product A");
    }
}

// 具体产品B
class ProductB implements Product {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("Product B");
    }
}

// 工厂类
class ProductFactory {
    public static Product createProduct(String type) {
        if ("A".equals(type)) {
            return new ProductA();
        } else if ("B".equals(type)) {
            return new ProductB();
        }
        return null;
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Product product = ProductFactory.createProduct("A");
        product.show();
    }
}

拓展问题：

• 简单工厂和工厂方法的区别是什么？
• 抽象工厂模式的优缺点是什么？

面试题3：观察者模式

题目：请简述观察者模式的原理，并用Java代码实现一个简单的观察者模式示例。

考察点：

1. 对观察者模式的理解。
2. 对Java语言中接口和回调机制的掌握。
3. 编码能力。

参考答案：
观察者模式是一种行为型设计模式，定义了对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象（被观察者）改变时，所有依赖于它的对象（观察者）都会得到通知并自动更新。

实现示例：

// 观察者接口
interface Observer {
    void update(String message);
}

// 被观察者接口
interface Subject {
    void register(Observer obj);
    void unregister(Observer obj);
    void notifyObservers();
}

// 具体被观察者
class ConcreteSubject implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    private String message;

    @Override
    public void register(Observer obj) {
        observers.add(obj);
    }

    @Override
    public void unregister(Observer obj) {
        observers.remove(obj);
    }

    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (Observer obj : observers) {
            obj.update(message);
        }
    }

    public void setMessage(String message) {
        this.message = message;
        notifyObservers();
    }
}

// 具体观察者
class ConcreteObserver implements Observer {
    private String name;

    public ConcreteObserver(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println(name + " received message: " + message);
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
        Observer observer1 = new ConcreteObserver("Observer 1");
        Observer observer2 = new ConcreteObserver("Observer 2");

        subject.register(observer1);
        subject.register(observer2);

        subject.setMessage("Hello, Observers!");

        subject.unregister(observer1);
        subject.setMessage("Hello again!");
    }
}

拓展问题：

• 观察者模式在Java中的应用实例是什么（如事件监听机制）？
• 如何优化观察者模式以避免内存泄漏？