Java面试16|设计模式
1、单例模式:
确保一个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。
单例模式有以下几个要素:
- 私有的构造方法
- 指向自己实例的私有静态引用
- 以自己实例为返回值的静态的公有的方法
单例模式根据实例化对象时机的不同分为两种:一种是饿汉式单例,一种是懒汉式单例。饿汉式单例在单例类被加载时候,就实例化一个对象交给自己的引用;而懒汉式在调用取得实例方法的时候才会实例化对象。
饿汉式:
public class Singleton_Simple { private static final Singleton_Simple simple = new Singleton_Simple(); private Singleton_Simple(){} public static Singleton_Simple getInstance(){ return simple; } }
懒汉式:
//双锁机制 class Singleton { private volatile static Singleton singleton; public static Singleton getInstance() { if (singleton == null) { synchronized (Singleton.class) { // 由于每次调用都需要进行同步,所以可以在前面进行判断即可提高效率,同时注意使用的是Singleton.class的类锁 if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } } } return singleton; } }
为了提高效率。我们可以用double check机制,现在来看两个问题:
(1)为何用double check的检测机制?
由于两个线程都可以通过第一重的判断 ,进入后,由于存在锁机制,所以会有一个线程进入同步块和第二重判断,而另外的一个线程在同步块处阻塞。
当第一个线程退出同步代码块后,第二个进入,没有经过第二重判断,保证了单例。所以这里必须要使用双重检查锁定。
其实没有第一重的判断,我们也可以实现单例,只是为了考虑性能问题。
(2)为何要对实例变量加volatile关键字?
1.为对象分配内存
2.初始化实例对象
3.把引用instance指向分配的内存空间
ps:对象创建可参看《深入理解Java虚拟机》第44页
这个三个步骤并不能保证按序执行,处理器会进行指令重排序优化,存在这样的情况:
优化重排后执行顺序为:1,3,2, 这样在线程1执行到3时,instance已经不为null了,线程2此时判断instance!=null,则直接返回instance引用,但现在实例对象还没有初始化完毕,此时线程2使用instance可能会造成程序崩溃。
现在要解决的问题就是怎样限制处理器进行指令优化重排。
volatile的作用:
(1)volatile变量不会以被缓存到寄存器或者对其它处理器不可见的地方,因此在读取volatile类型的变量时总是返回最新写入的值。
(2)volatile关键字能够通过提供内存屏障,来保证某些指令顺序处理器不能够优化重排,编译器在生成字节码时,会在指令序列中插入内存屏障来禁止特定类型的处理器重排序。
JVM会对分配内存空间的动作进行同步处理。
(1)可能实际上采用CAS(Compare And Set)配上失败重试的方式保证更新操作的原子性
(2)把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行。就是每个线程在Java堆中预先分配一小块内存,
参考Java虚拟机第45页
其实还有种写法,如下:
public class Singleton { private static class SingletonClassInstance { // 私有静态内部类 // 可能是final解决了并发的问题,基本类型声明就可,但是对象类型时,这个对象不能有状态, // 如果有状态,则一定要声明为final,例如String类就是一个不可变类 private static final Singleton instance = new Singleton(); } public static Singleton getInstance() { return SingletonClassInstance.instance; // 只在这里调用了静态内部类,私有属性让他人无法使用这个类型 } private Singleton() { } }
由于Singletom没有static属性且SingletonClassInstance是私有静态内部类,不会被其他类调用,所以不会被提前初始化,实现了懒汉式的构造实例。
重点要知道为什么静态内部类能保证单例:因为只有一个线程去初始化这个类,在初始化后static final就是一个常量了,当然线程安全了。
其在实际中有重要的应用,如:
2、迭代器模式:
提供一种方法访问一个容器对象中各个元素,而又不暴露该对象的内部细节
interface Iterable{ public Iterator iterator(); } interface Aggregate extends Iterable{ public void add(Object obj); public void remove(Object obj); public Iterator iterator(); } class ConcreteAggregate implements Aggregate { private List list = new ArrayList(); public void add(Object obj) { list.add(obj); } public Iterator iterator() { return new ConcreteIterator(list); } public void remove(Object obj) { list.remove(obj); } }
调用iterator()方法后返回一个Iterator迭代器,实现如下:
interface Iterator { public Object next(); public boolean hasNext(); } class ConcreteIterator implements Iterator { private List list = new ArrayList(); private int cursor = 0; public ConcreteIterator(List list) { this.list = list; } public boolean hasNext() { if (cursor == list.size()) { return false; } return true; } public Object next() { Object obj = null; if (this.hasNext()) { obj = this.list.get(cursor++); } return obj; } }
测试一下:
Aggregate ag = new ConcreteAggregate(); ag.add("小明"); ag.add("小红"); ag.add("小刚"); Iterator it = ag.iterator(); while (it.hasNext()) { String str = (String) it.next(); System.out.println(str); }
3、组合设计模式:
蜜蜂是昆虫:继承实现
蜜蜂有向前移动后攻击人的行为:组合实现
昆虫:
class Insect { private String name; public Insect(String name) { this.name = name; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } }
攻击行为:
interface Attack { public void move(); public void attack(); } class AttackImpl implements Attack { private String move; private String attack; public Attack Impl(String move, String attack) { this.move = move; this.attack = attack; } @Override public void move() { System.out.println(move); } @Override public void attack() { move(); System.out.println(attack); } }
蜜蜂是昆虫,有向前一步攻击人的属性:
class Bee extends Insect implements Attack { private Attack attack; public Bee(String name, Attack attack) { super(name); this.attack = attack; } public void move() { attack.move(); } public void attack() { attack.attack(); } }
由于继承机制太过依赖于父类的实现细节,如果父类变动,则子类也会跟着变动,这是糟糕的。
4、策略设计模式:
// Different types of function objects: interface Combiner<T> { T combine(T x, T y); } public class Functional { // Calls the Combiner object on each element to combine // it with a running result, which is finally returned: public static <T> T reduce(Iterable<T> seq, Combiner<T> combiner) { Iterator<T> it = seq.iterator(); if (it.hasNext()) { T result = it.next(); while (it.hasNext()){ result = combiner.combine(result, it.next()); } return result; } // If seq is the empty list: return null; // Or throw exception } // To use the above generic methods, we need to create // function objects to adapt to our particular needs: static class IntegerAdder implements Combiner<Integer> { public Integer combine(Integer x, Integer y) { return x + y; } } static class IntegerSubtracter implements Combiner<Integer> { public Integer combine(Integer x, Integer y) { return x - y; } } static class BigIntegerAdder implements Combiner<BigInteger> { public BigInteger combine(BigInteger x, BigInteger y) { return x.add(y); } } public static void main(String[] args) { // Generics, varargs & boxing working together: List<Integer> li = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7); Integer result = reduce(li, new IntegerAdder()); print(result); // 28 result = reduce(li, new IntegerSubtracter()); print(result); // Use the prime-generation facility of BigInteger: List<BigInteger> lbi = new ArrayList<BigInteger>(); BigInteger bi = BigInteger.valueOf(11); for (int i = 0; i < 11; i++) { lbi.add(bi); bi = bi.nextProbablePrime(); } print(lbi); BigInteger rbi = reduce(lbi, new BigIntegerAdder()); print(rbi); } }
如上例子参考了Java编程思想关于泛型实现策略模式的例子。
5、原型设计模式
class bottle implements Cloneable { public Wine wine; public bottle(Wine wn) { this.wine = wn; } // 覆写clone()方法 protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { bottle newBottle = (bottle) super.clone(); newBottle.wine = (Wine) wine.clone(); return newBottle; } } class Wine implements Cloneable { int degree; String name="法国白兰地"; // 字符串虽然是引用类型,但是新对象中修改时并不会影响到原对象值 public int getDegree() { return degree; } public void setDegree(int degree) { this.degree = degree; } // 覆写clone()方法 protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } }
下面来总结一下各个设计模式在Java中的具体应用。
结构型模式 |
|
单例模式(Single Pattern) |
1、Log4j中将日志输出到一个文件中必须使用单例模式,否则会覆盖文件的原有内容 2、数据库连接池中的应用 |
工厂模式(Factory) |
Spring工厂模式:通过XML文件或Java注解来表示Bean之间的依赖关系,很少直接new一个类进行代码编写 |
建造者模式(Builder) |
Struts2中创建容器(Container)对象 |
原型模式(Protype) |
Java的克隆clone() |
结构型模式 |
|
适配器模式(Adapter) |
1、在Java的I/O类库中,StringReader将一个String类适配到Reader接口,InputStreamReader将InputStream适配到Reader类。 2、在Spring中的AOP中,由于Advisor需要的是MethodInterceptor对象,所以每一个Advisor中的Advice都要配成对应的MethodInterceptor对象。 |
桥接模式(Bridge) |
|
装饰模式(Decorator) |
1、Collections.synchronizedList例子也是一个装饰器模式 2、装饰器在Junit中的应用。TestDecorator是Test的装饰类,其TestDecorator有一些扩展功能的子类。如RepeatedTest类,TestSetup类等 3、一般情况下,需要使用FileReader和StringReader,如果要增加缓存功能的类有很多,那么子类也就需要很多,所以Java就使用了装饰模式,BufferedReader就是这样的装饰类。其实Java I/O 库中的所有输入流、输出流的类都采用了装饰器模式,它们可以无限次地进行装饰转换,转换的目的就是得到自己想要的数据类型的流对象 优点:动态扩展类功能属性,而无需通过继承层次结构实现,更方便灵活给类添加职责 |
组合模式(Composite) |
|
外观模式(Façade) |
1、在Spring中已经提供了很好的封装,在org.springframework.jdbc.support包下提供的JdbcUtils类就是这样的工具类 2、在Hibernate的配置工作中,有一个Configuration类,负责管理运行时需要的一些信息 |
享元模式(Flyweight) |
1、数据据连接池是享元模式的重要应用 2、在Java中,对于基本类型和字符串类型的实现就采用了享元模式 |
代理模式(Proxy) |
1、在Spring中已经提供了很好的封装,在org.springframework.jdbc.support包下提供的JdbcUtils类就是这样的工具类 2、在Hibernate的配置工作中,有一个Configuration类,负责管理运行时需要的一些信息 |
行为型模式 |
|
模版方法模式(Template Method) |
1、在Junit中的TestCase类中 2、在MVC框架的HttpServlet中 3、Spring采用开放式的处理方式,在使用JpaTemplate时,只需要处理具体的SQL语句即可,而创建连接、关闭连接等方法都不需要编写代码,因为不管理是哪种持久层的操作应运,其创建和关闭连接都是一致的,按照相同的顺序执行,这就是模板方法模式的应用 |
命令模式(Command ) |
命令模式在Struts2中的应用。其中action就是命令模式中命令接口,ActionInvocation就是命令模式中命令的调用者 |
迭代器模式(Iterator ) |
java中的Collection、List、Set、Map等,这些集合都有自己的迭代器。 |
观察者模式(Oberver Pattern) |
|
中介者模式(Mediator) |
|
备忘录模式(Memento) |
|
解释器模式(Interpreter) |
|
状态模式(State) |
|
职责链模式(Chain of Responsibility) |
责任链在Struts2中的拦截器上有重要应用 |
策略模式(Strategy) |
1、策略模式允许在程序执行时选择不同的算法.比如在排序时,传入不同的比较器(Comparator),就采用不同的算法 2、Spring的Resource实现思想是典型的策略模式的应用 |
访问者模式(Visitor) |
1、javac中关于语法树各个节点的语义分析就使用访问者模式来实现的 |
Java面试16|设计模式的更多相关文章
- java面试07——设计模式
1.什么是设计模式 设计模式就是经过前人无数次的实践总结出的,设计过程可以反复使用的,可以解决特定问题的设计方法. 2.常用的设计模式有哪些 2.1单例模式(饱汉模式.饿汉模式.双重锁模式) http ...
- 转:最近5年133个Java面试问题列表
最近5年133个Java面试问题列表 Java 面试随着时间的改变而改变.在过去的日子里,当你知道 String 和 StringBuilder 的区别就能让你直接进入第二轮面试,但是现在问题变得越来 ...
- JAVA面试精选【Java基础第一部分】
这个系列面试题主要目的是帮助你拿轻松到offer,同时还能开个好价钱.只要能够搞明白这个系列的绝大多数题目,在面试过程中,你就能轻轻松松的把面试官给忽悠了.对于那些正打算找工作JAVA软件开发工作的童 ...
- java面试和笔试大全 分类: 面试 2015-07-10 22:07 10人阅读 评论(0) 收藏
2.String是最基本的数据类型吗? 基本数据类型包括byte.int.char.long.float.double.boolean和short. java.lang.String类是final类型 ...
- 近5年133个Java面试问题列表
Java 面试随着时间的改变而改变.在过去的日子里,当你知道 String 和 StringBuilder 的区别就能让你直接进入第二轮面试,但是现在问题变得越来越高级,面试官问的问题也更深入. 在我 ...
- JAVA面试精选
JAVA面试精选[Java基础第一部分] 这个系列面试题主要目的是帮助你拿轻松到offer,同时还能开个好价钱.只要能够搞明白这个系列的绝大多数题目,在面试过程中,你就能轻轻松松的把面试官给忽悠了.对 ...
- java面试笔试大汇总
java面试笔试题大汇总5 JAVA相关基础知识 1.面向对象的特征有哪些方面 1.抽象:2.继承:3.封装:4. 多态性: 2.String是最基本的数据类型吗? 基本数据类型包括byte.int. ...
- Java 面试宝典-2017
http://www.cnblogs.com/nelson-hu/p/7190163.html Java面试宝典-2017 Java面试宝典2017版 一. Java基础部分........... ...
- Java面试宝典-2017
Java面试宝典2017版 一. Java基础部分........................................................................... ...
随机推荐
- python基础—函数嵌套与闭包
python基础-函数嵌套与闭包 1.名称空间与作用域 1 名称空间分为: 1 内置名称空间 内置在解释器中的名称 2 全局名称空间 顶头写的名称 3 局部名称空间 2 找一个名称的查找顺序: ...
- baidu地图:实现多点连线渲染
<script type="text/javascript"> var points = [ {"Lng":125.17787645967861,& ...
- hdu1443 Joseph---约瑟夫环
题目链接: http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1443 题目大意: 一共有2k个人,分别为k个好人和k个坏人,现在我们需要每隔m个人把坏人挑出来,但是 ...
- Spring学习(1)——快速入门
认识 Spring 框架 Spring 框架是 Java 应用最广的框架,它的成功来源于理念,而不是技术本身,它的理念包括 IoC (Inversion of Control,控制反转) 和 AOP( ...
- .NET Core 从 Github到 Nuget 持续集成、部署
一.前言 Nuget 作为一个.NET研发人员,我想你都不会陌生,他为我们提供非常方便的程序包管理,不管是版本,还是包的依赖都能轻松应对,可以说是我们的好助手.而 Nuget 除了官方nuget.or ...
- NOIP 2009 最优贸易
题目描述 C 国有 n 个大城市和 m 条道路,每条道路连接这 n 个城市中的某两个城市.任意两个 城市之间最多只有一条道路直接相连.这 m 条道路中有一部分为单向通行的道路,一部分 为双向通行的道路 ...
- 51nod 1270 数组的最大代价
1270 数组的最大代价题目来源: HackerRank基准时间限制:1 秒 空间限制:131072 KB 分值: 20 难度:3级算法题 数组A包含N个元素A1, A2......AN.数组B包含N ...
- CTSC&APIO2017
CTSC Day -1 因为越发感到自己与dalao们之间姿势水平的差距,本来打算再多学些姿势,但被老师叫去做noi,于是花了一两周的时间做完了noi2011~2015,也学到了一些奇怪姿势,还是挺有 ...
- ●BZOJ 3672 [Noi2014]购票
题链: http://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=3672 题解: 斜率优化DP,点分治(树上CDQ分治...) 这里有一个没有距离限制的简单版: ...
- poj 1367 robot(搜索)
题意:给你一个图,求起点 到 终点的最少时间 每次有两种选择①:往前走1~3步 ②原地选择90° 费时皆是1s 图中1为障碍物,而且不能出边界.还要考虑机器人的直径 ...