整理好了！2024年最常见 20 道设计模式面试题（九）

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十七、什么是享元模式？它在资源优化中扮演什么角色？

享元模式（Flyweight Pattern）是一种常用的软件设计模式，属于结构型设计模式。它主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能，这在资源优化中扮演着重要角色。

享元模式的定义：

享元模式提供了一种通过共享来高效使用资源的策略。这种模式涉及到一个共享对象池，这个池中的对象可以被多个客户端共享。如果一个对象在使用时需要额外的状态，享元模式会通过外部化这些状态来确保共享对象可以被多个客户端使用，而不相互干扰。

享元模式的组成：

享元对象（Flyweight）：享元模式的核心，是被共享的对象。它包含内部状态，这些状态可以被多个客户端共享。
享元工厂（Flyweight Factory）：负责创建和管理享元对象，确保享元对象可以被正确地共享。
客户端（Client）：使用享元对象的代码，它通过享元工厂获取享元对象，并可能向享元对象传递外部状态。

享元模式的角色在资源优化中的作用：

减少对象数量：通过共享对象，享元模式减少了需要创建的对象数量，从而减少了内存的使用。
提高性能：由于减少了对象的创建和销毁，享元模式可以提高应用程序的性能，尤其是在对象创建成本高的情况下。
优化资源使用：享元模式通过共享对象，使得资源的使用更加高效，特别是在处理大量相似对象时。

应用场景：

当一个应用程序使用了大量的相似对象，而这些对象的状态大部分可以共享时。
当对象的创建成本很高，或者对象的存储成本很高时。
当需要减少应用程序的内存占用，提高响应速度时。

示例：

假设我们有一个文本编辑器，需要显示大量的字符。如果每个字符都是一个独立的对象，那么内存使用将会非常巨大。使用享元模式，我们可以创建一个字符享元对象池，每个字符对象共享相同的字体、大小等属性，而每个字符的唯一状态（如字符本身）则作为外部状态传递给享元对象。

通过这种方式，享元模式帮助我们在保持对象功能的同时，优化了资源的使用，提高了应用程序的效率。

十八、请解释解释器模式，并给出一个使用场景。

解释器模式（Interpreter Pattern）是一种行为型设计模式，它提供了一种定义语言的语法规则的方法，并且能够解释和执行这些规则。这种模式通常用于实现简单的脚本语言、解析表达式或者定义领域特定语言。

解释器模式的定义：

解释器模式允许你将操作以一种特定的语法规则表示出来，然后解释这些规则以执行相应的操作。它通常包括一个表达式抽象类、具体表达式类以及一个解释器类。

解释器模式的组成：

抽象表达式（Abstract Expression） ：定义了一个抽象的解释操作，通常包含一个抽象的interpret方法。
终端表达式（Terminal Expression）：实现了抽象表达式，代表语法规则中的终端符号。
非终端表达式（Non-terminal Expression）：也实现了抽象表达式，代表语法规则中的非终端符号。
上下文（Context）：包含解释器之外的一些全局信息，可能被解释器中的表达式所使用。
客户端（Client）：构建一个特定的语法结构，并使用解释器来解释它。

解释器模式的使用场景：

当有一个语言需要解释执行时。
当需要创建一个简单的语法分析器时。
当需要将一个简单的语法规则集转换成一个抽象语法树（AST）时。

示例：

假设我们需要实现一个简单的计算器，它可以解析和执行基本的算术表达式，如加法、减法、乘法和除法。使用解释器模式，我们可以这样实现：

抽象表达式 ：定义一个抽象类Expression，包含一个interpret方法。
终端表达式 ：创建NumberExpression类，表示数字，实现interpret方法。
非终端表达式 ：创建AddExpression、SubtractExpression、MultiplyExpression和DivideExpression类，分别表示加、减、乘、除操作，它们都继承自Expression类，并实现interpret方法。
上下文 ：Context类，包含当前的数值。
解释器 ：CalculatorInterpreter类，使用上下文来解析和执行表达式。

使用场景代码示例（伪代码）：

java 复制代码

class Expression {
    abstract interpret(Context context);
}

class NumberExpression extends Expression {
    int number;
    interpret(Context context) {
        context.push(number);
    }
}

class AddExpression extends Expression {
    Expression left, right;
    interpret(Context context) {
        right.interpret(context);
        left.interpret(context);
        context.add();
    }
}

// 其他表达式类类似 AddExpression ...

class Context {
    stack;
    push(int value) { stack.push(value); }
    pop() { return stack.pop(); }
    add() { stack.top += stack.next.pop(); }
    // 其他操作 ...
}

class CalculatorInterpreter {
    Expression parse(String expression);
    void interpret(String expression) {
        Expression exp = parse(expression);
        Context context = new Context();
        exp.interpret(context);
    }
}

// 客户端使用
CalculatorInterpreter interpreter = new CalculatorInterpreter();
interpreter.interpret("3 + 4 * 2 - 5");

在这个例子中，解释器模式允许我们以一种结构化的方式构建和解析算术表达式，然后执行它们。这种模式非常适合于需要解析和执行简单语言或表达式的场景。