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java面试常见设计模式

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java面试常见设计模式

单例模式

java中单例模式是一种常见的设计模式,单例模式的写法有好几种,这里主要介绍三种:懒汉式单例、饿汉式单例、登记式单例。

单例模式有以下特点:
1、单例类 只能 有一个实例。
2、单例类必须 自己创建自己 的唯一实例。
3、单例类必须给 所有其他对象 提供这一实例。

单例模式确保某个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中,线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机,但只能有一个Printer Spooler,以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口,系统应当集中管理这些通信端口,以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之,选择单例模式就是为了避免不一致状态,避免政出多头。

懒汉式单例

在第一次调用的时候实例化自己

public class Singleton {
    private Singleton() {}
    private static Singleton single=null;
    //静态工厂方法 
    public static Singleton getInstance() {
         if (single == null) {  
             single = new Singleton();
         }  
        return single;
    }
}

Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化,在同一个虚拟机范围内,Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。

没有考虑线程安全问题,它是线程不安全的,并发环境下很可能出现多个Singleton实例,要实现线程安全,有以下三种方式,都是对getInstance这个方法改造,保证了懒汉式单例的线程安全

//在getInstance方法上加同步
public static synchronized Singleton getInstance() {
     if (single == null) {  
         single = new Singleton();
     }  
    return single;
}
//双重检查锁定
public static Singleton getInstance() {
    if(singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
           if (singleton == null) {  
              singleton = new Singleton(); 
           }  
        }  
    }  
    return singleton; 
}
//静态内部类
//这种比上面1、2都好一些,既实现了线程安全,又避免了同步带来的性能影响。
public class Singleton {  
    private static class LazyHolder {  
       private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
       return LazyHolder.INSTANCE;  
    }  
}
第1种,在方法调用上加了同步,虽然线程安全了,但是每次都要同步,会影响性能,毕竟99%的情况下是不需要同步的
第2种,在getInstance中做了两次null检查,确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步,这样也是线程安全的,同时避免了每次都同步的性能损耗
第3种,利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程,所以也是线程安全的,同时没有性能损耗,所以一般我倾向于使用这一种。
饿汉式单例

在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变,所以天生是线程安全的。

//饿汉式单例类.在类初始化时,已经自行实例化 
public class Singleton1 {
    private Singleton1() {}
    private static final Singleton1 single = new Singleton1();
    //静态工厂方法 
    public static Singleton1 getInstance() {
        return single;
    }
}
区别
饿汉就是类一旦加载,就把单例初始化完成,保证getInstance的时候,单例是已经存在的了
而懒汉比较懒,只有当调用getInstance的时候,才回去初始化这个单例。

1、线程安全:

饿汉式天生就是线程安全的,可以直接用于多线程而不会出现问题
懒汉式本身是非线程安全的,为了实现线程安全有几种写法,分别是上面的1、2、3,这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。

2、资源加载和性能:

饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来,不管之后会不会使用这个单例,都会占据一定的内存,
但是相应的,在第一次调用时速度也会更快,因为其资源已经初始化完成

而懒汉式顾名思义,会延迟加载,在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来,第一次调用时要做初始
化,如果要做的工作比较多,性能上会有些延迟,之后就和饿汉式一样了。

至于1、2、3这三种实现懒汉线程安全的方式又有些区别

工厂模式

简单工厂模式(Simple Factory Pattern),又叫静态工厂方法模式(Static FactoryMethod Pattern),是通过专门定义一个类来负责创建其他类的实例,被创建的实例通常都具有共同的父类。

简单工厂模式中包含的角色及其相应的职责如下

工厂角色(Creator):这是简单工厂模式的核心,由它负责创建所有的类的内部逻辑。当然工厂类必须能够被外界调用,创建所需要的产品对象。

抽象(Product)产品角色:简单工厂模式所创建的所有对象的父类,注意,这里的父类可以是接口也可以是抽象类,它负责描述所有实例所共有的公共接口。

具体产品(Concrete Product)角色:简单工厂所创建的具体实例对象,这些具体的产品往往都拥有共同的父类。

简单工厂模式解决的问题是如何去实例化一个合适的对象。

简单工厂模式的核心思想就是:有一个专门的类来负责创建实例的过程。

具体来说,把产品看着是一系列的类的集合,这些类是由某个抽象类或者接口派生出来的一个对象树。而工厂类用来产生一个合适的对象来满足客户的要求。

应用

Java中的JDBC操作数据库

Java程序通过JDBC可以执行SQL语句,对获取的数据进行处理,并将变化了的数据存回数据库,因此,JDBC是Java应用程序与各种关系数据进行对话的一种机制。用JDBC进行数据库访问时,要使用数据库厂商提供的驱动程序接口与数据库管理系统进行数据交互。

客户端要使用使用数据时,只需要和工厂进行交互即可,这就导致操作步骤得到极大的简化,操作步骤按照顺序依次为:

注册并加载数据库驱动,一般使用Class.forName(); 
创建与数据库的链接Connection对象
创建SQL语句对象preparedStatement(sql)
提交SQL语句,根据实际情况使用executeQuery()或者executeUpdate();
显示相应的结果;关闭数据库。
适配器模式

将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以在一起工作。


模式中的角色

1 目标接口(Target):客户所期待的接口。目标可以是具体的或抽象的类,也可以是接口。
2 需要适配的类(Adaptee):需要适配的类或适配者类。
3 适配器(Adapter):通过包装一个需要适配的对象,把原接口转换成目标接口。  
代理模式

比如在玩“极品飞车”这款游戏,如果游戏者手中的金钱达到了一定的数量就可以到车店买一部性能更高的赛车,那么这个卖车的“车店”就是一个典型的“汽车厂家”的“代理”,他为汽车厂家“提供卖车的服务”给有需求的人士。

对一些对象提供代理,以限制那些对象去访问其它对象。

代理模式主要使用了java的多态,干活的是被代理类,代理类主要是接活,你让我干活,好,我交给幕后的类去干,你满意就成,那怎么知道被代理类能不能干呢?同根就成,大家知根知底,你能做啥,我能做啥都清楚得很,同样一个接口。

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