Java面试题·解释题·单例模式、工厂模式、代理模式部分

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前言

本文将介绍：
单例模式、
工厂模式、
代理模式
本文主要介绍以上部分的面试题。

一、设计模式

设计模式是为了专门解决特定问题的模板，如果需求符合问题，设计模式能更简单、更正确的解决问题。

1. 单例模式

1.1 单例模式的定义

单例模式：该类能且仅能出现一个对象；该类必须自行创建该对象；该类必须将对象提供给外部。

该类只能有一个实例：此类只提供私有的构造函数；
该类必须自行创建该对象：此类定义中有一个私有静态的对象；
该类必须将对象提供给外部：此类定义中有静态公有方法能够创建并获取到静态私有对象并返回；
创建的方法和获取的方法可以是同一个方法

1.2 单例模式的实现方法

饿汉式：饿汉式是在类加载时就进行初始化。它的实现方法是在类加载的时候就创建并初始化。饿汉式的特点是线程安全，但可能会造成资源浪费。

懒汉式：懒汉式是在首次使用时进行初始化。懒汉式的实现方法是在需要时进行延迟初始化。懒汉式的特点是线程不安全，需要考虑多线程环境下的同步问题。

2. 工厂模式

2.1 工厂模式的定义

工厂模式：用于封装对象的创建过程，将对象的实例化过程与使用过程分离。

定义一个工厂类，该类负责根据客户端的需求创建具体的对象，并将对象返回给客户端使用。客户端通过调用工厂类的方法来获取对象，而无需直接依赖于具体的对象实现类。

2.2 工厂模式的实现方法

抽象产品（Abstract Product）：定义产品的共同接口，可以是抽象类或接口。
具体产品（Concrete Product）：实现抽象产品接口，是工厂所创建的对象。
工厂类（Factory Class）：负责创建具体产品对象的类。根据客户端传入的参数决定创建哪种对象。
简单工厂模式的优点包括：

2.3 工厂模式的好处

封装对象的创建过程，客户端只需要关心产品的接口，无需关心具体的实现类。
可以通过工厂类来集中管理和控制对象的创建，提供更高的灵活性和可维护性。
可以通过工厂类来隐藏具体产品的实现细节，对客户端代码进行解耦，提供更好的扩展性。
简单工厂模式的缺点是当需要添加新的产品时，需要修改工厂类的代码，违反了开闭原则。同时，工厂类集中了所有产品的创建逻辑，可能导致工厂类的代码变得庞大而复杂。

2.4 工厂模式的使用场景

需要创建一组相关对象的场景，这些对象共享相同的接口或基类。
需要隐藏对象创建的具体细节，只暴露产品的接口给客户端。
需要根据不同的条件创建不同的对象。

3. 代理模式

3.1 代理模式的定义

代理模式的核心思想是通过一个代理对象来间接访问目标对象，代理对象和目标对象实现了相同的接口或继承了相同的父类，以便代理对象可以完全替代目标对象。

3.2 代理模式的实现方法

抽象对象接口（Subject）：定义了目标对象和代理对象的共同接口，可以是抽象类或接口。
目标对象（Real Subject）：定义了代理对象所代表的真实对象，是客户端真正要访问的对象。
代理对象（Proxy）：持有目标对象的引用，并在访问目标对象之前或之后进行一些额外的操作。

3.3 代理模式的好处

代理模式可以在不改变目标对象的前提下，通过引入代理对象来对目标对象进行扩展或增强。
代理模式可以实现客户端和目标对象之间的解耦，客户端只需要通过代理对象来访问目标对象，无需关心具体的实现细节。
代理模式可以在访问目标对象之前或之后添加一些额外的操作，如权限控制、缓存、日志记录等。（AOP）

3.4 动态代理以及静态代理的区别

动态代理和静态代理都是代理模式的具体实现方式，用于控制对目标对象的访问。它们的主要区别在于代理类的生成方式和访问方式。

3.4.1 静态代理

静态代理是在编译时创建代理类，在编码阶段就已经确定了代理对象和目标对象的关系。在静态代理中，需要手动编写代理类，代理类和目标类都实现了同一个接口或继承了同一个父类。代理类持有目标对象的引用，并在方法调用前后进行一些额外的操作。静态代理的优点是简单直接，易于理解和实现。但是，静态代理的缺点是在代理类和目标类之间存在强耦合，如果需要代理多个类，就需要编写多个代理类。

3.4.2 动态代理

动态代理是在运行时动态生成代理类，无需手动编写代理类。动态代理利用Java的反射机制，在运行时动态地创建代理类和代理对象。在动态代理中，代理对象通过实现InvocationHandler接口来定义代理类的行为。当调用代理对象的方法时，会被重定向到InvocationHandler的invoke方法，并在该方法中执行一些额外的操作。动态代理的优点是可以代理多个类，通过同一个代理类来完成对不同目标对象的访问。但是，动态代理的缺点是相对于静态代理来说，实现更加复杂。

3.4.3 动态代理和静态代理的区别

代理类的生成方式：静态代理在编译时创建代理类，需要手动编写代理类；而动态代理是在运行时动态生成代理类，无需手动编写代理类。
对象的访问方式：静态代理的访问方式在编译时确定，代理对象对目标对象的访问是静态的；而动态代理的访问方式在运行时确定，代理对象对目标对象的访问是动态的。
扩展性：静态代理需要为每个目标对象编写一个代理类，扩展性较差；而动态代理可以适用于多个目标对象，通过同一个代理类来完成对不同目标对象的访问，扩展性较好。

总结

以上是单例模式、工厂模式、代理模式部分的解释题，感谢各位客官收看。