Java面试-07-设计模式

Java 设计模式面试题（完整版·可直接背诵）

目录

• [1. 设计模式三大分类](#1. 设计模式三大分类)
• [2. 单例模式](#2. 单例模式)
• [3. 工厂模式 / 抽象工厂模式](#3. 工厂模式 / 抽象工厂模式)
• [4. 代理模式（静态+JDK+CGLib）](#4. 代理模式（静态+JDK+CGLib）)

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1. 设计模式三大分类

创建型（5种）

对象怎么创建

工厂方法、抽象工厂、单例、建造者、原型

结构型（7种）

类/对象怎么组合

适配器、装饰器、代理、外观、桥接、组合、享元

行为型（11种）

对象之间怎么通信

策略、模板方法、观察者、迭代器、责任链、命令、备忘录、状态、访问者、中介者、解释器

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2. 单例模式

定义

确保一个类全局只有一个实例，自己实例化，对外提供统一访问点。

适用场景

线程池、缓存、日志对象、配置加载、打印机、驱动、连接池。

特点

• 只有一个实例
• 构造器私有
• 自行实例化
• 全局访问

四大原则

1. 构造方法私有
2. 静态方法返回实例
3. 多线程安全
4. 反序列化不重建对象

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实现方式（高频面试）

① 饿汉式（静态常量）

类加载就创建，天生线程安全

public class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; }
}

优点：简单、线程安全

缺点：可能浪费内存

② 饿汉式（静态代码块）

public class Singleton {
    private static Singleton INSTANCE;
    static { INSTANCE = new Singleton(); }
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; }
}

③ 懒汉式（线程不安全）

用到才创建，但多线程不安全。

④ 双重检查锁 DCL（推荐）

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

关键点：volatile 禁止指令重排

⑤ 静态内部类（最优）

public class Singleton {
    private Singleton() {}
    private static class Holder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return Holder.INSTANCE;
    }
}

⑥ 枚举单例（最安全）

public enum Singleton {
    INSTANCE;
}

优点：防反射、防反序列化、天生线程安全

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3. 工厂模式 / 抽象工厂模式

工厂方法模式

一个工厂生产一种产品。

结构

• 抽象产品（Fruit）
• 具体产品（Apple、Pear）
• 抽象工厂（FruitFactory）
• 具体工厂（AppleFactory、PearFactory）

优点

• 解耦：创建与使用分离
• 符合开闭原则

缺点

产品多 → 工厂类爆炸

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抽象工厂模式

一个工厂生产一系列相关产品（产品族）。

示例：手机工厂 → 生产 CPU + 屏幕

结构

• 抽象产品族：CPU、Screen
• 具体产品：Cpu650/Cpu825、Screen5/Screen6
• 抽象工厂：PhoneFactory
• 具体工厂：XiaoMiFactory、HongMiFactory

优点

• 统一管理系列产品
• 保证产品兼容性
• 一定程度符合开闭

缺点

增加新产品 → 要改所有工厂（违反开闭）

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三种工厂总结

• 简单工厂：产品固定、少
• 工厂方法：单一产品、可扩展
• 抽象工厂：产品族、系列化

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4. 代理模式（静态+JDK+CGLib）

定义

为对象提供代理对象 ，控制原对象访问。

作用：中介、增强、隔离、日志、事务、权限。

分类

• 静态代理
• 动态代理（JDK、CGLib）

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静态代理

编译期就生成代理类

public interface BuyHouse { void buyHouse(); }

public class BuyHouseImpl implements BuyHouse {
    public void buyHouse() { System.out.println("买房"); }
}

public class BuyHouseProxy implements BuyHouse {
    private BuyHouse target;
    public BuyHouseProxy(BuyHouse target) { this.target = target; }

    public void buyHouse() {
        System.out.println("前");
        target.buyHouse();
        System.out.println("后");
    }
}

优点：简单

缺点：每个接口都要写代理类，维护爆炸

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JDK 动态代理

基于接口

public class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
    private Object target;
    public DynamicProxyHandler(Object target) { this.target = target; }

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("前");
        Object res = method.invoke(target, args);
        System.out.println("后");
        return res;
    }
}

// 使用
BuyHouse proxy = (BuyHouse) Proxy.newProxyInstance(
    classLoader,
    new Class[]{BuyHouse.class},
    new DynamicProxyHandler(real)
);

优点：不用写代理类

缺点：必须有接口

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CGLib 动态代理

基于继承 ，生成子类代理

无需接口。

public class CglibProxy implements MethodInterceptor {
    private Object target;
    public CglibProxy(Object target) { this.target = target; }

    public Object intercept(Object o, Method m, Object[] args, MethodProxy mp) throws Throwable {
        System.out.println("前");
        Object res = mp.invokeSuper(o, args);
        System.out.println("后");
        return res;
    }
}

优点：无接口也能代理

缺点：不能代理 final 类/final 方法

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三种代理对比

代理	原理	要求	适用
静态代理	编码实现	接口	简单、少量
JDK动态代理	接口+反射	必须接口	Spring AOP 默认
CGLib	继承+字节码	无接口	类无接口

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