面试常见设计模式一、设计模式须知设计模式的作用代码复用：例如单例模式、工厂模式增强代码拓展性：例如策略模式、观察者

一、设计模式须知

设计模式的作用
1. 代码复用：例如单例模式、工厂模式
2. 增强代码拓展性：例如策略模式、观察者模式
3. 提升代码稳定性和可靠性：例如装饰器模式、迭代器模式
4. 提升代码规范性，降低复杂度
单例、工厂、策略、观察者、装饰器、代理、建造者模式是23种设计模式中比较常用于面试的

二、常见设计模式

单例模式：

什么是单例模式：一个类有且只有一个实例，提供一个全局访问方法访问该实例
优缺点：
1. 优点：
  - 节约系统资源开销
2. 缺点：
  - 拓展性差，单例类的构造函数都是私有的，只有自己可以实例化
场景例子：
1. IOC容器（依赖注入的bean）默认都是单例的
2. 使用@Bean定义一个自定义线程池，避免线程池资源被滥用

懒汉式单例模式：

/**
 * @Description: 懒汉单例模式
 * @Author: zxb
 * @Date: 2025/10/21 12:04
 * @Version: 1.0
 **/
public class LazySingleton {
    private volatile static LazySingleton instance = null;
    private LazySingleton() {

    }

    /***
     * 双重校验锁（DCL，Double-check Locking）
     * 双重校验锁是保证多线程环境下单例类的线程安全问题
     * 第一层校验是无锁检查，防止实例已经创建还进入同步代码块加锁，减少锁竞争带来的性能消耗
     * 第二层校验是防止多线程环境下存在多个线程同时进入同步代码块，导致重复创建实例
     * 实例使用volatile的作用是防止指令重排，因为new LazySingleton()创建实例时实际由三条字节命令完成
     * step1：分配内存空间
     * step2：初始化对象
     * step3：将对象的符号引用替换为实际引用（指向分配的内存空间）
     * 由于JVM可能会对不影响最终结果的指令进行重新排序，可能导致step3在step2之前完成，导致其他线程拿到未完全初始化的对象实例
     **/
    public static LazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (LazySingleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new LazySingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

}

饿汉式单例模式：

/**
 * @Description: 饿汉单例模式
 * @Author: zxb
 * @Date: 2025/10/21 12:08
 * @Version: 1.0
 **/
public class EagerSingleton {
    private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
    private EagerSingleton() {

    }
    public static EagerSingleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

工厂模式：
1. 什么是工厂模式：核心是封装对象的创建逻辑，使调用方无需直接依赖具体类
2. 优缺点：
  1. 优点：
    - 解耦对象的创建和使用，统一管理对象的生命周期
    - 提高代码的复用性
    - 便于维护和拓展
  2. 缺点：
    - 需要编写额外的工厂类和抽象接口
3. 场景例子：
  1. Spring上下文ApplicationContext（动态获取Bean、动态读取配置文件）、BeanFactory
策略模式：
1. 什么是策略模式：将多个算法封装起来，支持在代码运行过程中根据需要动态切换算法；解决多种相似算法存在时，替换if...else判断，更加简洁，维护性更好
2. 优缺点：
  1. 优点：
    - 支持在代码运行时动态切换算法，维护性和拓展性更好
  2. 缺点：
    - 策略类数量可能过多，简单场景下增加复杂度
3. 场景例子：
  1. 通过策略模式实现登录：账号密码登录、短信验证码登录、微信登录、UKey登录，登录方式的选择由请求参数决定
  2. SpringBoot项目可以用@Conditional、@Profile注解实现bean的条件初始化
```
// 条件化配置策略
@Conditional(OnClassCondition.class)      // 类路径条件
@Conditional(OnBeanCondition.class)       // Bean 存在条件  
@Conditional(OnPropertyCondition.class)    // 配置属性条件
@Conditional(OnWebApplicationCondition.class) // Web 应用条件

// 不同环境的不同配置策略
@Profile("dev")      // 开发环境策略
@Profile("test")     // 测试环境策略
@Profile("prod")     // 生产环境策略
```
观察者模式：
1. 什么是观察者模式：观察者模式是发布-订阅模式的一种实现，用于定义对象之间一对多的依赖关系，当被观察者状态修改时，所有依赖该对象的观察者都会等到通知
  1. 三要素：被观察者、观察者、自动通知机制
  2. 观察者模式和发布-订阅模式的区别：
    - 观察者模式：被观察者与观察者直接通信
    - 发布-订阅模式：发布和订阅对象之间通过消息代理，间接通信
2. 优缺点：
  1. 优点：
    - 将被观察者和观察者解耦，被观察者状态修改时自动通知所有观察者
    - 新增观察者无需修改被观察者代码
  2. 缺点：
    - 增加代码复杂度：需要额外维护观察者列表和自动通知逻辑
    - 性能消耗：随着观察者数量的增加，通知耗时增加
3. 场景例子：
  1. Spring的事件机制就是观察者模式的实践
  2. 不引入mq的情况下，可以通过观察者模式解耦用户注册与消息通知、积分添加等业务
装饰器模式：
1. 什么是装饰器模式：通过对象的动态组合替代类继承，实现功能增强
2. 优缺点：
  1. 优点：
    - 功能灵活组合，避免类膨胀
    - 不修改原有类的代码
    - 能够在程序运行时动态加装饰器
  2. 缺点：
    - 多层装饰增加代码复杂度
    - 无法替代继承的全部场景，例如通用功能还是适合抽取父类，然后子类继承比较好
3. 场景例子：
  1. Java中的各种IO流就是装饰器模式的经典应用
4. 为什么装饰器模式可以避免类膨胀？
  
  例子：基础类咖啡，如果通过继承扩张功能，就会产生拿铁、生椰拿铁、冰拿铁、黄油拿铁等n多类，变成排列组合问题；装饰器模式将加冰、加奶、加糖等操作封装成装饰器，可以动态选择拓展组合，避免类膨胀
代理模式：
1. 什么是代理模式：通过引入一个代理对象来控制访问原有对象，代理对象作为中介将访问被代理对象的方法或者属性，同时可以在真正执行前后添加增强逻辑
2. 优缺点：
  1. 优点：
    - 灵活性：可以在方法执行前后添加增强逻辑
    - 职责分离：代理模式将访问控制和实际业务处理分离
  2. 缺点：
    - 性能消耗：代理对象处理速度会慢一点
3. 场景例子：
  1. JDK动态代理和Cglib动态代理：前者基于接口实现（通过Proxy创建代理类），后者基于继承实现（通过Enhancer创建子类代理）
  2. AOP面向切面编程
建造者模式：
1. 什么是建造者模式：将一个复杂对象构建过程拆分成多个步骤，像积木一样组装得到不同的实例
2. 优缺点：
  1. 优点：
    - 链式调用，分步构建，灵活可控
    - 适用参数比较多的复杂对象
    - 可以在build方法中对参数进行统一校验
  2. 缺点：
    - 增加代码复杂度
    - 性能比setter、构造方法初始化对象稍微慢一点
  3. 场景例子：
    1. StringBuilder
    2. Lombok提供@Builder注解快速让类支持建造者模式链式调用
    3. 适用对象参数很多的情况