Java设计模式面试题

anneCoder

于 2025-09-07 16:50:46 发布

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分类专栏：大模型算法面试题集锦文章标签：人工智能深度学习 java

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以下是Java设计模式面试中高频且核心的题目，涵盖基础概念、常用模式及应用场景，帮助快速掌握考点：

一、基础概念题

1. 什么是Java设计模式？它的核心作用是什么？
Java设计模式是一套反复验证、用于解决特定场景下代码设计问题的“最佳实践”，核心作用是提高代码的可复用性、可维护性和可扩展性，降低模块间耦合。
2. 设计模式的六大原则（SOLID原则）分别是什么？

二、高频重点模式题

问题1：单例模式的核心目标是什么？有哪些实现方式？
目标：确保一个类仅存在一个实例，并提供全局唯一的访问入口。
常见实现：饿汉式、懒汉式（线程不安全/安全）、双重检查锁（DCL）、静态内部类、枚举。
问题2：双重检查锁（DCL）实现单例时，为什么要给实例变量加 volatile ？
不加 volatile 可能出现“指令重排”： new Singleton() 会拆分为“分配内存→初始化对象→赋值给变量”，若重排为“分配内存→赋值→初始化”，线程B可能拿到“未初始化的实例”，导致空指针。 volatile 可禁止指令重排，保证实例初始化完成后才被访问。
问题3：枚举单例的优势是什么？
天然避免线程安全问题，且能防止反射破坏单例（反射无法创建枚举实例）、防止序列化/反序列化破坏单例（枚举默认实现 readResolve() ，返回原实例）。

问题1：简单工厂、工厂方法、抽象工厂的区别是什么？
简单工厂：1个工厂类创建所有产品（违反OCP，新增产品需修改工厂）。
工厂方法：1个产品对应1个工厂子类（符合OCP，新增产品只需加“产品类+工厂子类”），解决“单一产品族”创建。
抽象工厂：1个工厂创建“多个相关联的产品”（产品族），解决“多产品族”创建（新增产品族需加工厂，新增产品需修改所有工厂，违反OCP）。
问题2：抽象工厂模式的应用场景？举例说明。
场景：需要创建“一组相互依赖的产品”时，如“电脑配件”（产品族：Intel系列、AMD系列；产品：CPU、主板），Intel工厂创建Intel CPU+Intel主板，AMD工厂创建AMD CPU+AMD主板。

问题1：代理模式的核心作用是什么？分为哪几类？
作用：为目标对象提供“代理对象”，控制对目标对象的访问（如增强功能、权限控制、日志记录）。
分类：静态代理（编译期生成代理类）、动态代理（运行期生成代理类，如JDK动态代理、CGLIB动态代理）。
问题2：JDK动态代理和CGLIB动态代理的区别？
JDK动态代理：基于接口，代理类需实现目标对象的接口，底层用 Proxy 类和 InvocationHandler 生成代理实例。
CGLIB动态代理：基于继承，代理类继承目标对象（目标类不能是final），底层用ASM字节码框架生成子类。

问题1：装饰器模式和继承的区别？为什么说装饰器更灵活？
继承：静态扩展，子类一旦定义就固定了功能，且多层继承会导致类爆炸。
装饰器：动态扩展，通过“包装目标对象”添加功能，可灵活组合多个装饰器（如给“咖啡”依次加“牛奶”“糖”），符合OCP。
问题2：Java中哪些类用到了装饰器模式？
IO流：如 BufferedReader （装饰 Reader ，加缓冲功能）、 DataInputStream （装饰 InputStream ，加数据类型读取功能）， InputStream/Reader 是抽象组件，具体组件如 FileInputStream ，装饰器如 BufferedInputStream 。

问题1：观察者模式的核心角色？应用场景？
核心角色：主题（被观察者，维护观察者列表，通知更新）、观察者（接收主题通知，执行更新逻辑）。
场景：对象间存在“一对多”依赖，一个对象变化需通知多个对象，如GUI事件监听（按钮点击通知多个监听器）、消息订阅（公众号推送通知订阅者）。
问题2：Java中的 Observable 类和 Observer 接口有什么缺点？
Observable 是类而非接口，限制了复用（子类需继承它，无法继承其他类）。
通知方式单一（仅 notifyObservers() ，无法指定通知顺序或过滤观察者）。
线程不安全（未加锁，多线程下修改观察者列表可能出问题）。

三、场景应用题

1. “Spring中的Bean默认是单例，它是如何保证线程安全的？”
Spring本身不保证Bean的线程安全，因单例Bean是“无状态”的（不含可修改的成员变量）：

若Bean无状态（如 Service 、 Dao ），多线程共享时无安全问题；
若Bean有状态（如含 User 成员变量），需手动保证线程安全（如用 ThreadLocal 、加锁）。
2. “MyBatis中的 SqlSession 是单例还是多例？为什么？”
多例。因 SqlSession 是有状态的（关联了连接 Connection 和事务），若为单例，多线程共享时会导致连接混乱、事务交叉，因此每次请求需创建新的 SqlSession （由 SqlSessionFactory 创建）。
3. “如何用设计模式解决‘支付方式多样化’的问题（如微信支付、支付宝支付、银联支付）？”
用策略模式：
定义抽象策略接口 PaymentStrategy （含 pay() 方法）；
具体策略类 WechatPayment 、 AlipayPayment 、 UnionPayPayment ，实现 pay() ；
上下文类 PaymentContext ，持有 PaymentStrategy 引用，调用 pay() ；
新增支付方式时，只需加具体策略类，无需修改原有代码，符合OCP。