Java设计模式面试题详解

🤟致敬读者

• 🟩感谢阅读🟦笑口常开🟪生日快乐⬛早点睡觉

📘博主相关

• 🟧博主信息🟨博客首页🟫专栏推荐🟥活动信息

---

---

📃文章前言

• 🔷文章均为学习工作中整理的笔记。
• 🔶如有错误请指正，共同学习进步。

---

Java设计模式面试题详解

一、设计模式基础概念

1. 设计模式的三大分类

• 创建型模式：处理对象创建机制（5种）
• 结构型模式：处理对象组合（7种）
• 行为型模式：处理对象间通信（11种）

2. SOLID原则

原则	全称	解释
SRP	单一职责原则	一个类只负责一个功能领域
OCP	开闭原则	对扩展开放，对修改关闭
LSP	里氏替换原则	子类可替换父类
ISP	接口隔离原则	客户端不应依赖不需要的接口
DIP	依赖倒置原则	依赖抽象而非具体实现

---

二、高频创建型模式面试题

1. 单例模式（Singleton）

问题：如何实现线程安全的单例？

// 双重检查锁定实现
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;}
}

常见考点：

• volatile关键字的作用（禁止指令重排序）
• 反射攻击的防御（私有构造器中检查实例）
• 序列化破坏单例的解决方案（实现readResolve()方法）

2. 工厂方法模式（Factory Method）

问题：工厂方法模式与简单工厂的区别？

// 抽象工厂
interface CarFactory {Car createCar();
}// 具体工厂
class TeslaFactory implements CarFactory {public Car createCar() {return new Tesla();}
}class BMWFactory implements CarFactory {public Car createCar() {return new BMW();}
}

对比：

特点	简单工厂	工厂方法
扩展性	修改工厂类	新增工厂类
符合OCP	❌	✅
复杂度	低	中

3. 建造者模式（Builder）

问题：建造者模式的适用场景？

// 使用示例
Computer computer = new Computer.Builder().setCPU("Intel i7").setRAM("32GB").setStorage("1TB SSD").build();

适用场景：

• 创建包含多个组成部分的复杂对象
• 需要创建的对象有多个变体
• 需要精确控制创建过程

---

三、高频结构型模式面试题

1. 代理模式（Proxy）

问题：JDK动态代理和CGLib代理的区别？

特性	JDK动态代理	CGLib代理
原理	基于接口	基于继承
速度	较快	首次慢，后续快
依赖	需实现接口	无接口要求
限制	只能代理接口方法	不能代理final方法

2. 适配器模式（Adapter）

问题：类适配器 vs 对象适配器

// 对象适配器实现
class EuropeanToAmericanAdapter implements AmericanPlug {private EuropeanPlug plug;public EuropeanToAmericanAdapter(EuropeanPlug plug) {this.plug = plug;}public void useAmericanOutlet() {plug.useEuropeanOutlet();// 转换逻辑...}
}

对比：

• 类适配器：通过继承实现（耦合度高）
• 对象适配器：通过组合实现（更灵活）

3. 装饰器模式（Decorator）

问题：装饰器模式与代理模式的区别？

// 装饰器示例
public class EncryptionDecorator extends DataSourceDecorator {public EncryptionDecorator(DataSource source) {super(source);}@Overridepublic void writeData(String data) {super.writeData(encrypt(data));}private String encrypt(String data) {// 加密逻辑...}
}

区别：

• 装饰器：动态添加功能，关注对象增强
• 代理：控制访问，关注访问过程

---

四、高频行为型模式面试题

1. 观察者模式（Observer）

问题：Java内置观察者API的缺点？

// Java 9+ 推荐实现
class NewsPublisher {private final List<Consumer<String>> listeners = new ArrayList<>();public void addListener(Consumer<String> listener) {listeners.add(listener);}public void publishNews(String news) {listeners.forEach(listener -> listener.accept(news));}
}

内置API缺点：

• Observable是类而非接口
• 没有线程安全保证
• 通知顺序不可控
• Java 9+已标记为过时

2. 策略模式（Strategy）

问题：如何消除if-else分支？

// 策略注册表
class PaymentStrategyFactory {private static final Map<String, PaymentStrategy> strategies = Map.of("ALIPAY", new AlipayStrategy(),"WECHAT", new WechatPayStrategy(),"CREDIT", new CreditCardStrategy());public static PaymentStrategy getStrategy(String type) {return strategies.getOrDefault(type, new DefaultStrategy());}
}

应用场景：

• 支付方式选择
• 排序算法切换
• 折扣计算策略

3. 责任链模式（Chain of Responsibility）

问题：Spring中如何实现责任链？

// Spring实现示例
@Component
@Order(1)
class ValidationFilter implements Filter {public void doFilter(Request request, Response response, FilterChain chain) {// 验证逻辑...chain.doFilter(request, response);}
}@Component
@Order(2)
class LoggingFilter implements Filter {public void doFilter(Request request, Response response, FilterChain chain) {// 日志记录...chain.doFilter(request, response);}
}

Spring特性：

• 使用@Order注解定义顺序
• 自动注入FilterChain实现
• 支持中断处理链

---

五、综合面试题

1. Spring框架中的设计模式应用

模式	Spring应用场景
工厂	BeanFactory
代理	AOP实现
单例	Bean默认作用域
模板	JdbcTemplate
适配器	HandlerAdapter
观察者	ApplicationEvent
策略	Resource接口实现

2. 如何选择设计模式？

1. 分析需求：明确要解决的问题类型
2. 匹配模式：
   • 创建对象 → 工厂/建造者
   • 组合对象 → 组合/装饰器
   • 对象交互 → 观察者/中介者
3. 评估扩展性：考虑未来变化需求
4. 权衡复杂度：避免过度设计

3. 设计模式六大原则实践

// 依赖倒置原则示例
interface MessageSender {void send(String message);
}class EmailSender implements MessageSender {public void send(String message) { /* 邮件发送 */ }
}class NotificationService {private final MessageSender sender; // 依赖抽象public NotificationService(MessageSender sender) {this.sender = sender;}public void sendNotification(String msg) {sender.send(msg);}
}

---

六、高频面试题汇总

1. 单例模式如何防止反射攻击？

   • 在私有构造器中检查实例是否存在
   • 如果已存在则抛出异常

2. Spring Bean是线程安全的吗？

   • 默认单例Bean不是线程安全的
   • 解决方案：使用原型作用域、ThreadLocal或同步控制

3. 装饰器模式和代理模式的主要区别？

   • 装饰器：关注增强对象功能
   • 代理：关注控制对象访问

4. 观察者模式在哪些实际场景中使用？

   • GUI事件处理
   • 消息队列发布-订阅
   • 电商系统库存通知

5. 如何实现策略模式的无缝切换？

   • 使用枚举或注册表管理策略
   • 结合Spring的依赖注入

6. 模板方法模式中钩子方法的作用？

   • 提供默认空实现
   • 允许子类选择性覆盖特定步骤

掌握设计模式的关键在于理解其应用场景和解决的问题，而非死记硬背实现代码。在面试中结合项目经验说明模式应用会更有说服力。

---

📜文末寄语

• 🟠关注我，获取更多内容。
• 🟡技术动态、实战教程、问题解决方案等内容持续更新中。
• 🟢《全栈知识库》技术交流和分享社区，集结全栈各领域开发者，期待你的加入。
• 🔵​加入开发者的《专属社群》，分享交流，技术之路不再孤独，一起变强。
• 🟣点击下方名片获取更多内容🍭🍭🍭👇

---