设计模式面试

以下为你提供一些关于 Java 23 种设计模式的常见面试题，涵盖概念理解、应用场景、模式对比等方面，帮助你更好地准备面试：

一、概念理解类

请简述什么是单例模式，以及在 Java 中实现单例模式的常见方式有哪些，它们的优缺点分别是什么？ 工厂方法模式和抽象工厂模式有什么区别？请举例说明在什么情况下使用这两种模式。 解释一下观察者模式的工作原理，在 Java 中如何实现观察者模式，有哪些类或接口与之相关？ 什么是装饰器模式？它与继承有什么不同？在 Java I/O 流中是如何体现装饰器模式的？ 说明命令模式的用途，以及它如何实现请求的撤销和重做功能？

二、应用场景类

请举例说明在实际的 Java 项目中，哪些地方可能会用到适配器模式？ 当你需要处理一个对象的多种状态，并且根据状态改变对象的行为时，你会选择哪种设计模式？请详细阐述该模式的应用过程。 在 Android 开发中，哪些组件或功能的实现可能会用到策略模式？请给出具体的例子并说明原因。 假设你正在开发一个电商系统，需要实现商品的排序功能（如按价格、销量、评价排序等），你会使用哪种设计模式来实现？请描述具体的实现思路。 如果你要开发一个游戏，其中有多种不同类型的角色，每个角色都有不同的技能和行为，你会考虑使用哪些设计模式来管理这些角色及其行为？

三、模式对比类

比较责任链模式和状态模式，它们在解决问题的思路和应用场景上有哪些相似点和不同点？ 享元模式和单例模式都有控制对象数量的作用，它们的主要区别是什么？分别适用于什么场景？ 中介者模式和观察者模式都涉及对象之间的交互，它们的实现方式和适用场景有何不同？请举例说明。 模板方法模式和策略模式都可以实现算法的部分变化，它们的本质区别是什么？在实际项目中如何选择使用这两种模式？ 迭代器模式和访问者模式都与对象集合的处理有关，它们的侧重点有什么不同？请结合具体的代码示例进行说明。

四、代码实现与分析类

请手写一个简单的 Java 代码示例，实现代理模式，要求包括抽象主题、真实主题、代理主题的代码。 给定以下场景：有一个图形绘制系统，包含圆形、矩形等图形，现在需要为每个图形添加计算面积的功能，并且可以方便地扩展新的图形类型。请使用合适的设计模式实现该功能，并解释你的设计思路。 分析以下 Java 代码片段，判断它使用了哪种设计模式，并说明该模式在这个场景中的作用和优点。 java class Context { private Strategy strategy; public Context(Strategy strategy) { this.strategy = strategy; } public void executeStrategy() { strategy.execute(); } } interface Strategy { void execute(); } class ConcreteStrategyA implements Strategy { @Override public void execute() { System.out.println("ConcreteStrategyA execute"); } } 请实现备忘录模式，使得一个对象可以保存和恢复其内部状态，并在代码中展示如何使用该模式。 已知一个系统中有多个类，它们之间存在复杂的相互调用关系，为了降低类之间的耦合度，你决定使用中介者模式进行重构。请描述重构的步骤，并给出关键代码示例。 这些面试题涵盖了 Java 23 种设计模式的多个方面，希望能帮助你加深对设计模式的理解和掌握，更好地应对面试。

模式区别

静态代理和动态代理的区别，什么场景使用？

静态代理 和 动态代理 是两种实现代理模式的方法，它们的主要区别如下：

特征静态代理动态代理代理类生成在编译时手动创建代理类。在运行时动态生成代理类。适用场景当代理类的功能相对固定且已知时。当需要在运行时根据不同的需求动态生成代理类时。代码编写需要手工编写代理类，实现接口或继承目标类。通常使用反射API自动生成代理类。优点代码结构清晰，易于理解。更加灵活，适用于多种情况。缺点需要为每个接口或类单独编写代理类。生成代理类的过程相对复杂。

应用场景：

• 静态代理：适用于代理逻辑较为固定，且代理类数量有限的情况。
• 动态代理：适用于需要根据不同情况动态生成代理类的场景，例如AOP（面向切面编程）中。

装饰模式与代理模式的区别

这两个设计模式看起来很像。对装饰器模式来说，装饰者（decorator）和被装饰者（decoratee）都实现同一个 接口。对代理模式来说，代理类（proxy class）和真实处理的类（real class）都实现同一个接口。此外，不论我们使用哪一个模式，都可以很容易地在真实对象的方法前面或者后面加上自定义的方法。

然而，实际上，在装饰器模式和代理模式之间还是有很多差别的。装饰器模式关注于在一个对象上动态的添加方法，然而代理模式关注于控制对对象的访问。换句话 说，用代理模式，代理类（proxy class）可以对它的客户隐藏一个对象的具体信息。因此，当使用代理模式的时候，我们常常在一个代理类中创建一个对象的实例。并且，当我们使用装饰器模 式的时候，我们通常的做法是将原始对象作为一个参数传给装饰者的构造器。

我们可以用另外一句话来总结这些差别：使用代理模式，代理和真实对象之间的的关系通常在编译时就已经确定了，而装饰者能够在运行时递归地被构造。

代理模式：

//代理模式
public class Proxy implements Subject{

       private Subject subject;
       public Proxy(){
             //关系在编译时确定
            subject = new RealSubject();
       }
       public void doAction(){
             ….
             subject.doAction();
             ….
       }
}

//代理的客户
public class Client{
        public static void main(String[] args){
             //客户不知道代理委托了另一个对象
             Subject subject = new Proxy();
             …
        }
}

装饰者模式：

//装饰器模式
public class Decorator implements Component{
        private Component component;
        public Decorator(Component component){
            this.component = component
        }
       public void operation(){
            ….
            component.operation();
            ….
       }
}

//装饰器的客户
public class Client{
        public static void main(String[] args){
            //客户指定了装饰者需要装饰的是哪一个类
            Component component = new Decorator(new ConcreteComponent());
            …
        }
}

解释Java中的静态代理和动态代理。

在Java中，代理是一种设计模式，它允许创建一个对象作为另一个对象的接口。这样，代理对象可以在客户端和实际对象之间起到中介的作用。Java中的代理主要分为两种：静态代理和动态代理。

静态代理是在编译时就已经确定的代理，它需要程序员手动创建代理类，或者通过工具在编译时自动生成代理类。静态代理通常用于方法拦截、日志记录、权限验证等场景。在静态代理中，代理类和被代理类实现相同的接口，代理类中的方法会调用被代理类的方法，并可以在调用前后添加额外的操作。

例如，创建一个RealService接口和一个MockService实现类，然后创建一个ProxyService类作为静态代理，它也实现RealService接口，在方法中调用MockService的实现，并添加日志记录的功能。

public interface RealService {
    void doSomething();
}
 
public class MockService implements RealService {
    public void doSomething() {
        // 实际的业务逻辑
    }
}
 
public class ProxyService implements RealService {
    private MockService mockService;
 
    public ProxyService() {
        this.mockService = new MockService();
    }
 
    public void doSomething() {
        // 代理逻辑，例如记录日志
        System.out.println("Before do something...");
        mockService.doSomething();
        System.out.println("After do something...");
    }
}

动态代理是在运行时动态创建的代理，它不需要程序员提前定义代理类。动态代理使用java.lang.reflect.Proxy类和InvocationHandler接口来实现。程序员只需要实现InvocationHandler接口，并在handleInvocation方法中定义代理逻辑，就可以在运行时创建任何接口的代理对象。

例如，使用动态代理为RealService接口创建一个代理对象：

RealService proxyService = (RealService) Proxy.newProxyInstance(
    RealService.class.getClassLoader(),
    new Class[]{RealService.class},
    new InvocationHandler() {
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            // 动态代理逻辑，例如记录日志
            System.out.println("Before do something...");
            Object result = method.invoke(mockService, args);
            System.out.println("After do something...");
            return result;
        }
    }
);

动态代理比静态代理更灵活，它不需要为每个代理接口编写一个单独的代理类，可以大大减少代码量，并且可以在运行时根据需要创建不同类型的代理。

外观模式和建造者模式的区别

网上博客很多使用KFC套餐来做的例子，讲述地不够贴切，觉得容易误导读者，在那个例子中KFC的套餐（ConcretedBulider）的具体内容被消费者（Client）清楚地了解且也是其关心的点，但是在建造者模式里消费者并不了解也不关心产品的创建过程，而在例子中建造者（Builder）也只是简单地提供了可乐、薯条等等，然后配餐人员（Direactor）进行组合，最后提供到消费者手上。但是，我们试着用外观者模式去套，基础部件就是可乐、薯条、各种汉堡，假设本来消费者是自助的形式自己随意拿可乐+薯条+汉堡，然后到收银员付款，这样，收银员每次都要计算各种组合的价格。现在改了，收银员直接出售各种组合，组合方式由套餐（Facade）决定，面向消费者（Client）就固定这些组合，由其自己选择套餐。这样看来，建造者模式和外观模式貌似差不多，都是在基础层之上，多了一层包装，开放简洁的接口给调用者使用。但实际上，建造者模式是创建型的模式，外观模式是结构型的模式，误导就出现在博主阐述例子的切入点不合理：

1.建造者模式

依然使用KFC套餐的例子，但是，在建造者模式中，我们的关注产品不是套餐，而是其中一个具体产品，比如分解一个汉堡的制作过程：准备两片面包、两片生菜、10g沙拉酱（还有各种其他酱料）、一片鸡腿肉（各种制作方法而成的肉），其中面包需要加热、生菜需要清洗、沙拉酱选择xxx牌的、鸡腿肉需要清洗烤制加各种定量的佐料，即流程固定。我们用类来表示这个过程如下：

public abstract class HambergerBuilder {
    public abstract voidgetLettuce();//备生菜
    public abstract voidget2bread();//备2片面包
    public abstract voidgetSauce();//备酱料，具体那种由实现类决定
    public abstract voidgetChicken();//备鸡肉，具体那种由实现类决定
}

public class HambergerABuiler extends HambergerBuilder {
    @Override
    public void getLettuce() {
        System.out.println("取生菜2片并用纯水清洗干净");
    }
    @Override
    public void get2bread() {
        System.out.println("取两片面包烤箱加热");
    }
    @Override
    public void getSauce() {
        System.out.println("取10g沙拉酱加到面包内层");
    }
    @Override
    public void getChicken() {
        System.out.println("取用方法A烤制的秘制鸡腿肉");
    }
}

public class KFCDirector {
    public void construct(HambergerBuilder builder){
        builder.get2bread();
        builder.getLettuce();
        builder.getSauce();
        builder.getChicken();
        System.out.println("打完收工~~");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        HambergerBuilderA=newHambergerABuiler();
        KFCDirectordirector=newKFCDirector();
        director.construct(A);
    }
}

从这个切入点描述建造者模式，我们可以看到，消费者并不知道也不关心汉堡是如何被造出来的，而且我们可以通过类似于HambergerABuiler这个类的“配方”去制造各种各样的汉堡，反正汉堡的制造过程“都是”面包夹生菜和肉，再加点酱料嘛~~

然后再回到建造者模式的适用型定义：建造者模式是在当创建复杂对象（Hamberger）的算法（KFCDirector）应该独立于该对象组成部分（HambergerBuilder抽象方法 ）以及他们的装配方式（HambergerBuilder 中的具体方法）时适用的模式，或者说各个构件间的建造顺序的是稳定的，但是构件内部是多变的。

2.外观模式

继续KFC的例子，现在我们用建造者模式，建造了好多单品，汉堡A、汉堡B、薯条、可乐……消费者过来消费时对于品类繁多的单品出现了选择困难症（原系统内部类过多），同时面对各种单品的优惠销售策略，比如薯条满30送可乐等等不知所措（原系统个各个类之间逻辑复杂），所以KFC推出简单易选的套餐A、套餐B（Facade），由于外观模式代码比较单间就不列了。

本文用同一个例子的不同切入点，重新阐述了外观模式和建造者模式的区别，希望不要再被原来的例子误解了。

转载：https://blog.csdn.net/stephzcj/article/details/72627262

策略模式和模板方法模式区别

策略模式对用户暴露的方法时用接口实现，模板方法时用户直接跟抽象类交互。

为什么备忘录模式需要管理者？ todo

具体可见我的设计模式总结笔记

3、通过静态内部类实现单例模式有哪些优点？

1. 不用 synchronized ，节省时间。
2. 调用 getInstance() 的时候才会创建对象，不调用不创建，节省空间，这有点像传说中的懒汉式。

4、静态代理和动态代理的区别，什么场景使用？

静态代理与动态代理的区别在于代理类生成的时间不同，即根据程序运行前代理类是否已经存在，可以将代理分为静态代理和动态代理。如果需要对多个类进行代理，并且代理的功能都是一样的，用静态代理重复编写代理类就非常的麻烦，可以用动态代理动态的生成代理类。

// 为目标对象生成代理对象
public Object getProxyInstance() {
    return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(),
            new InvocationHandler() {

                @Override
                public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                    System.out.println("开启事务");

                    // 执行目标对象方法
                    Object returnValue = method.invoke(target, args);

                    System.out.println("提交事务");
                    return null;
                }
            });
}

• 静态代理使用场景：四大组件同AIDL与AMS进行跨进程通信
• 动态代理使用场景：Retrofit使用了动态代理极大地提升了扩展性和可维护性。

5、简单工厂、工厂方法、抽象工厂、Builder模式的区别？

• 简单工厂模式：一个工厂方法创建不同类型的对象。
• 工厂方法模式：一个具体的工厂类负责创建一个具体对象类型。
• 抽象工厂模式：一个具体的工厂类负责创建一系列相关的对象。
• Builder模式：对象的构建与表示分离，它更注重对象的创建过程。

6、装饰模式和代理模式有哪些区别 ？与桥接模式相比呢？

• 1、装饰模式是以客户端透明的方式扩展对象的功能，是继承关系的一个替代方案；而代理模式则是给一个对象提供一个代理对象，并由代理对象来控制对原有对象的引用。
• 2、装饰模式应该为所装饰的对象增强功能；代理模式对代理的对象施加控制，但不对对象本身的功能进行增加。
• 3、桥接模式的作用于代理、装饰截然不同，它主要是为了应对某个类族有多个变化维度导致子类类型急剧增多的场景。通过桥接模式将多个变化维度隔离开，使得它们可以独立地变化，最后通过组合使它们应对多维变化，减少子类的数量和复杂度。

7、外观模式和中介模式的区别？

外观模式重点是对外封装统一的高层接口，便于用户使用；而中介模式则是避免多个互相协作的对象直接引用，它们之间的交互通过一个中介对象进行，从而使得它们耦合松散，能够易于应对变化。

8、策略模式和状态模式的区别？

虽然两者的类型结构是一致的，但是它们的本质却是不一样的。策略模式重在整个算法的替换，也就是策略的替换，而状态模式则是通过状态来改变行为。

9、适配器模式，装饰者模式，外观模式的异同？

这三个模式的相同之处是，它们都作用于用户与真实被使用的类或系统之间，作一个中间层，起到了让用户间接地调用真实的类的作用。它们的不同之外在于，如上所述的应用场合不同和本质的思想不同。

代理与外观的主要区别在于，代理对象代表一个单一对象，而外观对象代表一个子系统，代理的客户对象无法直接访问对象，由代理提供单独的目标对象的访问，而通常外观对象提供对子系统各元件功能的简化的共同层次的调用接口。代理是一种原来对象的代表，其它需要与这个对象打交道的操作都是和这个代表交涉的。而适配器则不需要虚构出一个代表者，只需要为应付特定使用目的，将原来的类进行一些组合。

外观与适配器都是对现存系统的封装。外观定义的新的接口，而适配器则是复用一个原有的接口，适配器是使两个已有的接口协同工作，而外观则是为现存系统提供一个更为方便的访问接口。如果硬要说外观是适配，那么适配器有用来适配对象的，而外观是用来适配整个子系统的。也就是说，外观所针对的对象的粒度更大。

代理模式提供与真实的类一致的接口，意在用代理类来处理真实的类，实现一些特定的服务或真实类的部分功能，Facade（外观）模式注重简化接口，Adapter（适配器）模式注重转换接口。

10、代码的坏味道：

1、代码重复：

代码重复几乎是最常见的异味了。他也是Refactoring 的主要目标之一。代码重复往往来自于copy-and-paste 的编程风格。

2、方法过长：

一个方法应当具有自我独立的意图，不要把几个意图放在一起。

3、类提供的功能太多：

把太多的责任交给了一个类，一个类应该仅提供一个单一的功能。

4、数据泥团：

某些数据通常像孩子一样成群玩耍：一起出现在很多类的成员变量中，一起出现在许多方法的参数中…..，这些数据或许应该自己独立形成对象。 比如以单例的形式对外提供自己的实例。

5、冗赘类：

一个干活不多的类。类的维护需要额外的开销，如果一个类承担了太少的责任，应当消除它。

6、需要太多注释：

经常觉得要写很多注释表示你的代码难以理解。如果这种感觉太多，表示你需要Refactoring。

11、是否能从Android中举几个例子说说用到了什么设计模式 ？

AlertDialog、Notification源码中使用了Bulider（建造者）模式完成参数的初始化：

在AlertDialog的Builder模式中并没有看到Direcotr角色的出现，其实在很多场景中，Android并没有完全按照GOF的经典设计模式来实现，而是做了一些修改，使得这个模式更易于使用。这个的AlertDialog.Builder同时扮演了上下文中提到的builder、ConcreteBuilder、Director的角色，简化了Builder模式的设计。当模块比较稳定，不存在一些变化时，可以在经典模式实现的基础上做出一些精简，而不是照搬GOF上的经典实现，更不要生搬硬套，使程序失去架构之美。

定义：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。即将配置从目标类中隔离出来，避免过多的setter方法。

优点：

• 1、良好的封装性，使用建造者模式可以使客户端不必知道产品内部组成的细节。
• 2、建造者独立，容易扩展。

缺点：

• 会产生多余的Builder对象以及Director对象，消耗内存。

日常开发的BaseActivity抽象工厂模式：

定义：为创建一组相关或者是相互依赖的对象提供一个接口，而不需要指定它们的具体类。

主题切换的应用：

比如我们的应用中有两套主题，分别为亮色主题LightTheme和暗色主题DarkTheme，这两种主题我们可以通过一个抽象的类或接口来定义，而在对应主题下我们又有各类不同的UI元素，比如Button、TextView、Dialog、ActionBar等，这些UI元素都会分别对应不同的主题，这些UI元素我们也可以通过抽象的类或接口定义，抽象的主题、具体的主题、抽象的UI元素和具体的UI元素之间的关系就是抽象工厂模式最好的体现。

优点：

• 分离接口与实现，面向接口编程，使其从具体的产品实现中解耦，同时基于接口与实现的分离，使抽象该工厂方法模式在切换产品类时更加灵活、容易。

缺点：

• 类文件的爆炸性增加。
• 新的产品类不易扩展。

Okhttp内部使用了责任链模式来完成每个Interceptor拦截器的调用：

定义：使多个对象都有机会处理请求，从而避免了请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有对象处理它为止。

ViewGroup事件传递的递归调用就类似一条责任链，一旦其寻找到责任者，那么将由责任者持有并消费掉该次事件，具体体现在View的onTouchEvent方法中返回值的设置，如果onTouchEvent返回false，那么意味着当前View不会是该次事件的责任人，将不会对其持有；如果为true则相反，此时View会持有该事件并不再向下传递。

优点：

将请求者和处理者关系解耦，提供代码的灵活性。

缺点：

对链中请求处理者的遍历中，如果处理者太多，那么遍历必定会影响性能，特别是在一些递归调用中，要慎重。

RxJava的观察者模式：

定义：定义对象间一种一对多的依赖关系，使得每当一个对象改变状态，则所有依赖于它的对象都会得到通知并被自动更新。

ListView/RecyclerView的Adapter的notifyDataSetChanged方法、广播、事件总线机制。

观察者模式主要的作用就是对象解耦，将观察者与被观察者完全隔离，只依赖于Observer和Observable抽象。

优点：

• 观察者和被观察者之间是抽象耦合，应对业务变化。
• 增强系统灵活性、可扩展性。

缺点：

• 在Java中消息的通知默认是顺序执行，一个观察者卡顿，会影响整体的执行效率，在这种情况下，一般考虑采用异步的方式。

AIDL代理模式：

定义：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

静态代理：代码运行前代理类的class编译文件就已经存在。

动态代理：通过反射动态地生成代理者的对象。代理谁将会在执行阶段决定。将原来代理类所做的工作由InvocationHandler来处理。

使用场景：

• 当无法或不想直接访问某个对象或访问某个对象存在困难时可以通过一个代理对象来间接访问，为了保证客户端使用的透明性，委托对象与代理对象需要实现相同的接口。

缺点：

• 对类的增加。

ListView/RecyclerView/GridView的适配器模式：

适配器模式把一个类的接口变换成客户端所期待的另一种接口，从而使原本因接口不匹配而无法在一起工作的两个类能够在一起工作。

使用场景：

• 接口不兼容。
• 想要建立一个可以重复使用的类。
• 需要一个统一的输出接口，而输入端的类型不可预知。

优点：

• 更好的复用性：复用现有的功能。
• 更好的扩展性：扩展现有的功能。

缺点：

• 过多地使用适配器，会让系统非常零乱，不易于整体把握。例如，明明看到调用的是A接口，其实内部被适配成了B接口的实现，一个系统如果出现太多这种情况，无异于一场灾难。

Context/ContextImpl外观模式：

要求一个子系统的外部与其内部的通信必须通过一个统一的对象进行，门面模式提供一个高层次的接口，使得子系统更易于使用。

使用场景：

• 为一个复杂子系统提供一个简单接口。

优点：

• 对客户程序隐藏子系统细节，因而减少了客户对于子系统的耦合，能够拥抱变化。
• 外观类对子系统的接口封装，使得系统更易用使用。

缺点：

• 外观类接口膨胀。
• 外观类没有遵循开闭原则，当业务出现变更时，可能需要直接修改外观类。

其它

这部分包含 Java 面试过程中关于 SOLID 的设计原则，OOP 基础，如类，对象，接口， 继承， 多态， 封装， 抽象以及更高级的一些概念， 如组合、聚合及关联。也包含了 GOF 设计模式的问题。

接口是什么？为什么要使用接口而不是直接使用具体类？

接口用于定义 API。它定义了类必须得遵循的规则。同时， 它提供了一种抽象，因为客户端只使用接口，这样可以有多重实现，如 List 接口，你可以使用可随机访问的 ArrayList， 也可以使用方便插入和删除的 LinkedList。 接口中不允许写代码， 以此来保证抽象， 但是 Java 8 中你可以在接口声明静态的默认方法， 这种方法是具体的。

Java 中，抽象类与接口之间有什么不同？

Java 中，抽象类和接口有很多不同之处，但是最重要的一个是 Java 中限制一个类只能继承一个类， 但是可以实现多个接口。抽象类可以很好的定义一个家族类的默认行为， 而接口能更好的定义类型， 有助于后面实现多态机制。

除了单例模式，你在生产环境中还用过什么设计模式？

这需要根据你的经验来回答。一般情况下， 你可以说依赖注入， 工厂模式， 装饰模式或者观察者模式， 随意选择你使用过的一种即可。不过你要准备回答接下的基于你选择的模式的问题。

你能解释一下里氏替换原则吗?

答案 https://blog.csdn.net/pu_xubo565599455/article/details/51488323

什么情况下会违反迪米特法则？为什么会有这个问题？

迪米特法则建议“ 只和朋友说话， 不要陌生人说话”， 以此来减少类之间的耦合。

适配器模式是什么？什么时候使用？

适配器模式提供对接口的转换。如果你的客户端使用某些接口， 但是你有另外一些接口，你就可以写一个适配去来连接这些接口。

什么是“依赖注入”和“控制反转”？为什么有人使用？

控制反转（ IOC） 是 Spring 框架的核心思想， 用我自己的话说， 就是你要做一件事， 别自己可劲 new 了， 你就说你要干啥， 然后外包出去就好~ 依赖注入（ DI） 在我浅薄的想法中，就是通过接口的引用和构造方法的表达， 将一些事情整好了反过来传给需要用到的地方~

抽象类是什么？它与接口有什么区别？你为什么要使用过抽象类？

接口用于规范， 抽象类用于共性. 声明方法的存在而不去实现它的类被叫做抽象类 接口（ interface） 是抽象类的变体。在接口中， 所有方法都是抽象的。

构造器注入和 setter 依赖注入，那种方式更好？

每种方式都有它的缺点和优点。构造器注入保证所有的注入都被初始化， 但是setter注入提供更好的灵活性来设置可选依赖。如果使用 XML 来描述依赖， Setter 注入的可读写会更强。经验法则是强制依赖使用构造器注入， 可选依赖使用 setter 注入。

依赖注入和工程模式之间有什么不同？

虽然两种模式都是将对象的创建从应用的逻辑中分离， 但是依赖注入比工程模式更清晰。通过依赖注入， 你的类就是 POJO， 它只知道依赖而不关心它们怎么获取。使用工厂模式， 你的类需要通过工厂来获取依赖。因此， 使用 DI 会比使用工厂模式更容易测试。

适配器模式和装饰器模式有什么区别？

虽然适配器模式和装饰器模式的结构类似， 但是每种模式的出现意图不同。适配器模式被用于桥接两个接口， 而装饰模式的目的是在不修改类的情况下给类增加新的功能。

适配器模式和代理模式之前有什么不同？

这个问题与前面的类似， 适配器模式和代理模式的区别在于他们的意图不同。由于适配器模式和代理模式都是封装真正执行动作的类， 因此结构是一致的， 但是适配器模式用于接口之间的转换， 而代理模式则是增加一个额外的中间层， 以便支持分配、控制或智能访问。

什么是模板方法模式？

模板方法提供算法的框架， 你可以自己去配置或定义步骤。例如， 你可以将排序算法看做是一个模板。它定义了排序的步骤， 但是具体的比较， 可以使用 Comparable 或者其语言中类似东西， 具体策略由你去配置。列出算法概要的方法就是众所周知的模板方法。

什么时候使用访问者模式？

访问者模式用于解决在类的继承层次上增加操作， 但是不直接与之关联。这种模式采用双派发的形式来增加中间层。

什么时候使用组合模式？

组合模式使用树结构来展示部分与整体继承关系。它允许客户端采用统一的形式来对待单个对象和对象容器。当你想要展示对象这种部分与整体的继承关系时采用组合模式。

继承和组合之间有什么不同？

虽然两种都可以实现代码复用， 但是组合比继承共灵活， 因为组合允许你在运行时选择不同的实现。用组合实现的代码也比继承测试起来更加简单。

描述 Java 中的重载和重写？

重载和重写都允许你用相同的名称来实现不同的功能， 但是重载是编译时活动， 而重写是运行时活动。你可以在同一个类中重载方法， 但是只能在子类中重写方法。重写必须要有继承。

Java 中，嵌套公共静态类与顶级类有什么不同？

类的内部可以有多个嵌套公共静态类， 但是一个 Java 源文件只能有一个顶级公共类，并且顶级公共类的名称与源文件名称必须一致。

OOP 中的 组合、聚合和关联有什么区别？

如果两个对象彼此有关系， 就说他们是彼此相关联的。组合和聚合是面向对象中的两种形式的关联。组合是一种比聚合更强力的关联。组合中， 一个对象是另一个的拥有者， 而聚合则是指一个对象使用另一个对象。如果对象 A 是由对象 B

组合的，则 A 不存在的话，B 一定不存在，但是如果 A 对象聚合了一个对象 B， 则即使 A 不存在了， B 也可以单独存在。

给我一个符合开闭原则的设计模式的例子？

开闭原则要求你的代码对扩展开放， 对修改关闭。这个意思就是说， 如果你想增加一个新的功能， 你可以很容易的在不改变已测试过的代码的前提下增加新的代码。有好几个设计模式是基于开闭原则的， 如策略模式， 如果你需要一个新的策略， 只需要实现接口，增加配置， 不需要改变核心逻辑。一个正在工作的例子是Collections.sort() 方法，这就是基于策略模式，遵循开闭原则的，你不需为新的对象修改 sort() 方法， 你需要做的仅仅是实现你自己的Comparator 接口。

抽象工厂模式和原型模式之间的区别？

抽象工厂模式： 通常由工厂方法模式来实现。但一个工厂中往往含有多个工厂方法生成一系列的产品。这个模式强调的是客户代码一次保证只使用一个系列的产 品。当要切换为另一个系列的产品， 换一个工厂类即可。 原型模式： 工厂方法的最大缺点就是， 对应一个继承体系的产品类， 要有一个同样复杂的工厂类的继承体系。我们可以把工厂类中的工厂方法放到产品类自身之中吗？ 如果这样的话， 就可以将两个继承体系为一个。这也就是原型模式的思想， 原型模式中的工厂方法为clone，它会返回一个拷贝（ 可以是浅拷贝，也可以是深拷贝， 由设计者决定）。为了保证用户代码中到时可以通过指针调用 clone 来动态绑定地生成所需的具体的类。这些原型对象必须事先 造好。 原型模式想对工厂方法模式的另一个好处是， 拷贝的效率一般对构造的效率要高。

什么时候使用享元模式？

享元模式通过共享对象来避免创建太多的对象。为了使用享元模式， 你需要确保你的对象是不可变的， 这样你才能安全的共享。JDK 中 String 池、Integer 池以及 Long 池都是很好的使用了享元模式的例子。

享元模式和原型模式的区别？

1. 核心目的不同

   • 享元模式：通过共享对象来减少内存使用和提高性能，主要解决大量相似对象导致的内存开销问题
   • 原型模式：通过复制现有对象来创建新对象，主要解决复杂对象的创建效率问题

2. 实现方式不同

   • 享元模式：通常会有一个工厂类来管理共享的对象实例，当需要对象时先从工厂获取，不存在再创建并缓存
   • 原型模式：通过实现克隆接口（深克隆或浅克隆）来复制已有对象，避免重新初始化对象

3. 状态管理不同

   • 享元模式：区分内部状态（可共享）和外部状态（不可共享），外部状态由客户端维护
   • 原型模式：复制的是对象的完整状态，新对象与原对象是相互独立的

4. 适用场景不同

   • 享元模式：适合创建大量相似对象的场景，如文字处理软件中的字符对象、游戏中的粒子系统
   • 原型模式：适合对象创建成本高（如初始化步骤多、依赖多）的场景，如复杂配置对象的复制

举个简单例子：

• 下棋游戏中，棋盘上的棋子可以用享元模式实现（共享相同类型棋子的属性）
• 而如果需要快速创建多个配置相似的棋盘场景，则适合用原型模式（复制基础场景并稍作修改）

原型模式和建造者模式的区别

1. 核心思想不同

• 原型模式：通过复制现有对象（原型）来创建新对象，而不是通过构造函数重新实例化。它关注的是对象的复制与克隆，特别是当创建对象成本较高时（如初始化步骤复杂、资源消耗大）。
• 建造者模式：将复杂对象的构建过程与表示分离，通过一步步组装零件来创建对象。它关注的是对象的构建过程和组成部分的装配，特别是当对象有多个组成部分且构建逻辑复杂时。

2. 解决的问题不同

• 原型模式：

  • 避免重复执行复杂的初始化逻辑
  • 当需要创建多个相似对象时，简化创建过程
  • 隐藏对象创建的细节，只需通过复制即可

• 建造者模式：

  • 处理复杂对象的分步构建（例如包含多个成员变量、嵌套对象）
  • 允许同一构建过程创建不同的产品表示
  • 分离"如何构建"和"构建成什么"，使构建逻辑更清晰

3. 实现方式不同

• 原型模式：

  • 通常通过实现clone()方法（浅克隆或深克隆）
  • 新对象的属性值基于原型对象复制而来

  // 原型接口
  public interface Prototype {
      Prototype clone();
  }
  
  // 具体原型
  public class ConcretePrototype implements Prototype {
      private String field;
      
      @Override
      public Prototype clone() {
          ConcretePrototype copy = new ConcretePrototype();
          copy.field = this.field; // 复制属性
          return copy;
      }
  }
  

• 建造者模式：

  • 包含产品类、抽象建造者、具体建造者和指挥者
  • 指挥者控制建造步骤，建造者负责组装零件

  // 产品类
  public class Product {
      private PartA partA;
      private PartB partB;
      // setter方法
  }
  
  // 建造者接口
  public interface Builder {
      void buildPartA();
      void buildPartB();
      Product getResult();
  }
  
  // 指挥者
  public class Director {
      public Product construct(Builder builder) {
          builder.buildPartA();
          builder.buildPartB();
          return builder.getResult();
      }
  }
  

4. 适用场景不同

• 原型模式适合：

  • 创建对象成本高（如数据库查询后的数据对象）
  • 需要频繁创建相似对象（如配置相似的多个实例）
  • 避免构造函数的限制（如需要动态生成对象）

• 建造者模式适合：

  • 构建复杂对象（如包含多个组件的汽车、文档）
  • 需要不同表示的相同构建过程（如同一文档可导出为PDF、HTML）
  • 希望隐藏对象的组装细节（用户只需关心结果而非步骤）

5. 总结

• 原型模式是"复制已有对象"，强调对象的复用
• 建造者模式是"从零构建新对象"，强调过程的控制

两者可以结合使用：例如用建造者模式构建一个复杂的原型对象，再通过原型模式复制多个实例。

什么是单例模式？它的应用场景是什么？如何保证单例模式线程安全？

单例模式是一种设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问这个实例。单例类的构造函数通常是私有的，这样外部类就无法通过常规方式创建该类的多个实例。通过一个静态方法或者静态变量来获取这个唯一的实例。

单例模式的应用场景有很多。比如在数据库连接池中，因为频繁地创建和销毁数据库连接是非常耗费资源的，所以可以使用单例模式来确保整个应用程序只有一个数据库连接池实例，这样多个线程可以共享这个连接池来获取数据库连接。还有日志系统，整个应用只需要一个实例来记录日志，方便统一管理和维护日志的输出格式、存储位置等。

对于保证单例模式线程安全，可以有多种方式。一种是使用饿汉式单例。在类加载的时候就创建实例，因为类加载是线程安全的。例如：

class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

另一种是懒汉式单例结合同步方法。在需要获取实例的时候才创建，并且在获取实例的方法上加同步关键字，这样可以保证在多线程环境下，只有一个线程能够进入这个方法创建实例。不过这种方式会有性能损耗，因为每次获取实例都要进行同步检查。

class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

还可以使用双重检查锁定（DCL）来优化懒汉式单例。在同步块外先检查一次实例是否已经创建，这样可以减少进入同步块的次数，提高性能。但是这种方式在 Java 5 之前可能会有问题，因为 Java 5 之前的内存模型不能保证指令重排序的正确性。在 Java 5 之后，通过使用 volatile 关键字来修饰实例变量可以解决这个问题。

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;
    }
}

什么是工厂方法模式？如何与简单工厂模式进行比较？

工厂方法模式是一种创建对象的设计模式。它定义了一个创建对象的接口，但将对象的具体创建过程推迟到子类中进行。工厂方法模式将对象的创建和使用分离，使得代码的维护和扩展更加容易。

简单工厂模式把对象的创建封装在一个工厂类中，这个工厂类有一个创建对象的方法，根据传入的参数来决定创建哪种具体的对象。例如，有一个汽车工厂类，通过传入不同的参数可以生产不同品牌的汽车。

工厂方法模式和简单工厂模式的比较如下。简单工厂模式的优点是实现简单，对于创建对象的逻辑比较简单的情况比较适用。它的缺点是不符合开闭原则，当需要增加新的产品类型时，需要修改工厂类的创建方法。而工厂方法模式符合开闭原则，当需要增加新的产品类型时，只需要增加一个新的工厂子类来实现创建新产品的方法，不需要修改原有的工厂类代码。工厂方法模式的缺点是工厂子类过多会导致代码复杂度过高。例如，在图形绘制系统中，如果使用简单工厂模式，工厂类需要根据传入的参数判断是创建圆形、矩形还是三角形等图形。如果需要添加新的图形类型，就需要修改工厂类的创建方法。而如果使用工厂方法模式，可以为每种图形创建一个工厂子类，当添加新图形时，只需要创建一个新的工厂子类来生产新图形。

抽象工厂模式和工厂方法模式有什么区别？请给出实际应用场景。

工厂方法模式是通过继承来创建对象，它有一个抽象的工厂方法，具体的创建过程在子类中实现，每个工厂子类负责创建一种具体的产品。而抽象工厂模式是创建一系列相关产品的对象家族。它提供了一个创建一系列相关产品的接口，具体的工厂子类实现这个接口来创建一系列产品。

区别主要体现在以下方面。工厂方法模式关注的是单个产品的创建，每个工厂子类只负责创建一种产品；抽象工厂模式关注的是产品家族的创建，一个工厂子类可以创建一组相关的产品。在工厂方法模式中，客户端调用工厂方法来创建具体的产品；在抽象工厂模式中，客户端调用抽象工厂接口的方法来获取一组相关的产品。

实际应用场景方面，工厂方法模式适用于只需要创建一种类型产品的情况。比如在游戏开发中，有不同类型的武器，每种武器有自己的工厂类，通过武器工厂类来创建具体的武器。抽象工厂模式适用于创建一组相关产品的情况。例如，在图形界面库的开发中，不同的操作系统（如 Windows、Linux、Mac）有不同的窗口风格、按钮风格和文本框风格等。可以使用抽象工厂模式，为每个操作系统创建一个工厂子类，这个工厂子类负责创建与该操作系统相关的窗口、按钮和文本框等组件。

什么是建造者模式？它和工厂模式有什么不同？

建造者模式是一种设计模式，它将一个复杂对象的构建过程和它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。它通常包括一个指挥者（Director）类、一个抽象建造者（Builder）类和多个具体建造者（Concrete Builder）类，还有一个产品（Product）类。指挥者类负责控制建造过程，它调用抽象建造者类的方法来逐步构建产品。具体建造者类实现抽象建造者类的抽象方法，来构建产品的各个部分。产品类就是最终要构建的复杂对象。

建造者模式和工厂模式的不同主要体现在以下方面。工厂模式主要关注对象的创建，它的重点是根据不同的条件创建不同类型的对象。而建造者模式重点在于构建一个复杂对象的过程，它可以通过不同的步骤来构建一个复杂对象，并且可以在构建过程中对对象的各个部分进行精细的控制。工厂模式一般是直接返回一个创建好的对象，而建造者模式是通过一系列的步骤来构建对象，在构建完成后才返回对象。例如，在汽车制造场景中，工厂模式可能只是简单地根据不同的品牌或者车型来生产汽车，返回一个完整的汽车对象。而建造者模式可以更细致地构建汽车，比如先构建车架、再安装发动机、然后安装座椅等，并且可以根据不同的配置要求（如高配、低配）来构建出不同的汽车。

解释原型模式及其应用。如何通过克隆实现对象的复制？

原型模式是一种创建型设计模式。它的核心是通过复制一个已经存在的对象（原型）来创建新的对象，而不是通过传统的使用构造函数来创建。在这种模式中，需要定义一个抽象原型类，这个类有一个克隆（clone）方法，具体的原型子类实现这个克隆方法来返回自身的副本。

原型模式的应用场景很广泛。在图形编辑软件中，比如有一个图形对象，当用户需要复制这个图形来创建多个相同的图形时，就可以使用原型模式。还有在游戏开发中，对于游戏中的一些怪物或者道具，当需要快速生成多个相同属性的怪物或者道具时，也可以使用原型模式。

在 Java 中，可以通过实现 Cloneable 接口来实现对象的克隆。例如，假设有一个简单的学生类：

class Student implements Cloneable {
    private String name;
    private int age;
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    @Override
    public Student clone() {
        try {
            return (Student) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new AssertionError();
        }
    }
}

在这个例子中，Student 类实现了 Cloneable 接口，并且重写了 clone 方法。在 clone 方法中，通过调用 super.clone () 来获取对象的浅拷贝。浅拷贝会复制基本数据类型的值和对象引用，但是不会复制引用所指向的对象。如果需要深拷贝，也就是完全复制对象及其引用的对象，需要在 clone 方法中手动对引用的对象进行复制。例如，如果 Student 类中有一个引用类型的属性，如一个课程列表，在 clone 方法中就需要对这个课程列表进行复制，而不是简单地复制引用。

在什么情况下使用单例模式？如何在多线程环境下实现线程安全的单例？

单例模式适用于多种情况。首先，当系统中某个资源需要被多个不同的部分共享访问，并且只需要一个实例的时候。比如系统的配置信息类，整个系统运行过程中只需要一份配置信息，如果创建多个实例可能会导致配置不一致等问题。其次，像日志记录器，只需要一个实例在整个应用程序中记录各种操作的日志，方便管理和维护日志输出的统一格式和存储位置。还有数据库连接池，频繁地创建和销毁数据库连接会消耗大量资源，使用单例模式可以保证整个应用只有一个数据库连接池实例，各个模块可以从中获取连接。再如缓存系统，在内存中维护一个缓存实例来存储经常访问的数据，提高数据访问效率。

在多线程环境下实现线程安全的单例有多种方法。饿汉式单例在类加载时就创建实例，因为类加载过程本身是线程安全的。例如，以下是饿汉式单例的示例：

class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

懒汉式单例结合同步方法可以在需要获取实例时才创建，通过在获取实例的方法上加同步关键字，保证多线程下只有一个线程能创建实例。不过这种方式性能较差，每次获取实例都要同步检查。示例如下：

class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

双重检查锁定（DCL）优化懒汉式单例，在同步块外先检查一次实例是否已创建，减少进入同步块次数。但在 Java 5 之前可能因内存模型问题有指令重排序问题，Java 5 之后用 volatile 关键字修饰实例变量可解决。示例如下：

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;
    }
}

在使用工厂模式时，如何避免过多的子类化？

在使用工厂模式时，为避免过多的子类化可以采用以下几种方法。首先，可以考虑使用简单工厂模式的改进方式。将创建对象的逻辑判断从简单工厂类中抽取出来，通过配置文件或者其他动态配置的方式来决定创建哪种类型的对象。例如，可以在配置文件中指定要创建的对象类型的标识，工厂类读取这个标识后根据映射关系来创建对象，而不是为每种对象都创建一个工厂子类。

另外，可以使用反射机制。在工厂类中通过反射来创建对象。可以将对象的类名存储在配置文件或者数据库等外部存储中，工厂类在运行时读取类名，然后通过反射创建对象。这样可以避免为每个具体的对象类型都创建一个工厂子类。比如有一系列的产品类，它们都实现了一个共同的接口。工厂类可以根据配置的类名，利用反射创建相应的产品对象。

还可以采用依赖注入的方式。将对象的创建和使用分离得更彻底。通过在需要使用对象的类中注入创建对象的工厂对象，而不是在工厂类中为每个对象类型创建子类。这样可以灵活地控制对象的创建，并且减少工厂子类的数量。例如，在一个大型的企业级应用中，有多个模块需要使用不同类型的服务对象，通过依赖注入容器将服务对象的创建和使用解耦，避免了为每个服务对象都创建一个工厂子类。

你如何判断选择使用建造者模式还是工厂模式？

判断选择建造者模式还是工厂模式主要从以下几个方面考虑。首先，从对象的复杂程度来看，如果要创建的对象比较简单，构造过程不复杂，比如只需要通过几个参数就能创建一个对象，这种情况下通常使用工厂模式。例如创建一个简单的圆形对象，只需要半径这一个参数，工厂模式就可以胜任。工厂模式只关注对象的创建，根据不同的条件创建不同类型的对象。

但如果要创建的对象非常复杂，由多个部分组成，并且创建过程需要按照一定的顺序或者步骤进行，就更适合使用建造者模式。比如创建一个复杂的电脑对象，电脑有 CPU、内存、硬盘、显卡等多个组件，这些组件的安装顺序和配置可能不同，建造者模式可以更好地处理这种复杂的构建过程。建造者模式将复杂对象的构建过程和表示分离，可以对每个步骤进行精细控制。

从对象的变化频率来看，如果创建的对象类型相对固定，只是根据不同条件创建不同实例，工厂模式比较合适。而如果对象的内部结构或者创建步骤经常变化，建造者模式更具优势。例如，在一个建筑设计软件中，建筑物的结构和组件可能经常调整，使用建造者模式可以方便地修改构建过程。

从客户端代码的使用角度来看，如果客户端只需要获取一个已经创建好的对象，不需要关心对象的构建细节，工厂模式就可以满足需求。但如果客户端需要对对象的构建过程有更多的参与和控制，比如选择不同的构建步骤或者配置，那么建造者模式更合适。

如何实现一个线程安全的原型模式？

要实现一个线程安全的原型模式，可以从以下几个方面考虑。首先，如果是浅克隆，可以通过在克隆方法上加同步关键字来实现简单的线程安全。例如：

class Prototype implements Cloneable {
    private int value;
    public Prototype(int value) {
        this.value = value;
    }
    public int getValue() {
        return value;
    }
    public synchronized Prototype clone() {
        try {
            return (Prototype) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new AssertionError();
        }
    }
}

但这种方式在高并发情况下性能可能较差，因为每次克隆都需要获取锁。

对于深克隆，如果对象中有复杂的引用类型，需要确保对这些引用类型的克隆也是线程安全的。可以使用线程安全的集合类来存储引用类型的数据。比如，如果对象中有一个列表属性，在克隆时创建一个新的线程安全的列表（如 CopyOnWriteArrayList），然后将原列表中的元素逐个克隆并添加到新列表中。

另外，可以使用并发控制机制来管理原型对象的克隆过程。比如使用信号量（Semaphore）来控制同时访问克隆方法的线程数量。例如，在一个多线程环境下有多个线程需要克隆一个复杂的原型对象，可以初始化一个信号量，设置允许同时访问克隆操作的线程数量。当线程需要克隆时，先获取信号量，如果信号量数量不足，则线程等待，直到有可用的信号量。这样可以避免过多的线程同时克隆导致的问题。

还可以考虑使用线程局部变量（ThreadLocal）。如果每个线程都有自己独立的原型对象副本，可以使用线程局部变量来存储每个线程的原型对象。这样每个线程在克隆时实际上是对自己线程局部变量中的原型对象进行克隆，避免了多个线程之间的竞争。例如，在一个多用户的网络应用中，每个用户的会话数据可以作为一个原型对象，通过线程局部变量来保证每个用户线程有自己独立的会话数据副本，在克隆时保证了线程安全。

在什么情况下会使用原型模式而非工厂方法？

当需要快速创建对象副本且对象的创建成本较高或者对象的初始化过程比较复杂时，适合使用原型模式而非工厂方法。

工厂方法模式主要侧重于对象的创建逻辑，根据不同的条件创建不同类型的对象。而原型模式用于对象的复制。例如，在图形绘制软件中，当用户绘制了一个复杂的图形，如一个带有多种颜色、样式和图案的多边形。如果要创建多个相同的多边形，使用工厂方法模式就需要重新执行一遍创建多边形的复杂过程，包括设置颜色、样式等各种参数。但如果使用原型模式，只需要克隆这个已经创建好的多边形，就能快速得到多个相同的多边形副本，避免了重复的复杂创建过程。

另外，在一些动态加载对象的场景中，如果对象的状态是在运行过程中逐渐形成的，并且在某个时刻需要快速复制该对象的状态，原型模式就很有用。比如在游戏中的角色系统，角色在游戏过程中通过升级、获取装备等操作不断改变自身状态。如果需要创建一个与当前角色状态相同的副本用于测试或者其他功能，使用原型模式克隆角色对象会比通过工厂方法重新创建角色更加高效。

从性能角度考虑，当对象的初始化涉及到大量的资源占用，如数据库查询、网络请求等，使用原型模式可以避免多次执行这些昂贵的操作。假设一个对象在初始化时需要从数据库加载大量配置数据，通过原型模式克隆该对象就不需要再次从数据库获取数据，而工厂方法每次创建都可能会触发这些资源消耗操作。

说明如何通过建造者模式避免对象构造的复杂性。

建造者模式通过将一个复杂对象的构建过程分解为多个简单的步骤来避免对象构造的复杂性。

首先，它有一个抽象建造者类，这个类定义了构建复杂对象各个部分的抽象方法。例如，对于一个汽车对象，抽象建造者类可能有构建车架、安装发动机、安装座椅等抽象方法。然后，有多个具体建造者类来实现这些抽象方法，每个具体建造者类可以按照自己的方式构建对象的各个部分。比如，一个豪华汽车建造者和一个普通汽车建造者，它们在构建座椅、配置内饰等方面会有不同的实现。

指挥者类在建造者模式中起到了关键的作用。它负责控制构建过程的顺序，调用建造者类的方法来构建对象。这样，复杂对象的构建过程从一个复杂的、可能包含大量参数的构造函数或者初始化方法，变成了一系列简单的步骤。

以建造一栋房子为例，房子是一个复杂对象，有地基、墙体、屋顶等多个部分。通过建造者模式，有一个抽象的房子建造者类，其中有打地基、砌墙、盖屋顶等抽象方法。具体的房子建造者类可以是别墅建造者、公寓建造者等，它们分别实现这些方法来构建不同类型房子的各个部分。指挥者类可以规定先打地基，然后砌墙，最后盖屋顶的顺序来构建房子。这样，在构建房子的过程中，每一个步骤都很清晰，避免了在一个构造函数中处理所有复杂的构建逻辑，如同时考虑地基的深度、墙体的材料和厚度、屋顶的形状等多种因素。

什么是适配器模式？它的实际应用场景是什么？

适配器模式是一种结构型设计模式，它的主要作用是将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口。这样可以使得原本不兼容的类能够一起工作。

适配器模式包含目标接口、被适配者和适配器三个主要部分。目标接口是客户期望的接口，被适配者是需要被适配的类，它的接口与目标接口不兼容，适配器则是实现目标接口并且内部包含被适配者的实例，通过在适配器中调用被适配者的方法并转换其结果来实现接口的适配。

在实际应用场景中，适配器模式有很多用途。比如在系统集成中，当需要将一个新的第三方库集成到现有的系统中，但是第三方库的接口和系统期望的接口不匹配时，就可以使用适配器模式。例如，现有的系统中有一个数据存储接口，用于存储用户信息，期望的方法是 saveUser (User user)。而新引入的第三方数据库库的接口是 storeUserData (Map<String, Object> userData)。这时可以创建一个适配器类，实现系统的数据存储接口，在适配器类内部调用第三方库的接口，将用户对象转换为符合第三方库要求的格式（如将 User 对象转换为 Map<String, Object>），从而实现两个接口的兼容。

在不同版本的接口兼容问题上也会用到适配器模式。当系统升级后，接口发生了变化，但是旧的代码仍然需要使用新接口提供的功能。可以创建一个适配器，将旧的接口调用转换为对新接口的调用。例如，旧版本的图形绘制接口有 drawCircle (int x, int y, int radius) 方法，新版本的接口变为 drawShape (Shape shape)。可以创建一个适配器，在适配器内部将旧的绘制圆的参数转换为一个圆形对象，然后调用新接口的方法来实现兼容。

另外，在硬件和软件的交互中也经常使用适配器模式。例如，电脑的 USB 接口可以通过 USB - 以太网适配器来连接以太网设备，这里的适配器将电脑的 USB 接口标准转换为以太网接口标准，使得原本不兼容的设备能够通信。

解释装饰器模式，并举例说明在什么场景下使用。

装饰器模式是一种结构型设计模式，它允许向一个现有的对象添加新的功能，同时又不改变其结构。装饰器模式主要包括抽象组件、具体组件、抽象装饰器和具体装饰器。抽象组件定义了对象的基本接口，具体组件是实现抽象组件接口的原始对象，抽象装饰器也实现抽象组件接口并且包含一个抽象组件的引用，具体装饰器则是继承抽象装饰器，在其中可以添加新的功能。

在实际场景中，装饰器模式有很多应用。例如，在咖啡售卖系统中，咖啡是基本的产品（具体组件），有一个抽象的咖啡接口定义了咖啡的基本行为，如获取价格、获取描述等。如果有不同种类的咖啡，如拿铁、美式咖啡等，它们是具体组件，实现了咖啡接口。

现在想要给咖啡添加各种调料，如牛奶、糖、焦糖等，就可以使用装饰器模式。创建一个抽象的咖啡装饰器，它实现咖啡接口并且有一个咖啡对象的引用。然后针对每一种调料创建一个具体的装饰器，如牛奶装饰器、糖装饰器等。牛奶装饰器可以在获取价格方法中增加牛奶的价格，在获取描述方法中添加牛奶的描述，并且在内部仍然调用原来咖啡对象的方法。这样，通过不断地用不同的装饰器包装咖啡对象，就可以得到各种不同口味和价格的咖啡。

在图形绘制系统中也可以使用装饰器模式。比如有基本的图形对象，如圆形、矩形等，作为具体组件。如果想要给图形添加边框、阴影等装饰功能，就可以创建边框装饰器、阴影装饰器等。边框装饰器可以在绘制图形时额外绘制边框，并且可以设置边框的颜色、宽度等属性，而不改变原来图形对象的基本绘制方法。通过这种方式，可以灵活地给不同的图形添加各种装饰功能。

什么是外观模式？它如何简化复杂系统的使用？

外观模式是一种结构型设计模式。它为复杂的子系统提供了一个统一的、简单的接口，这个接口隐藏了子系统内部的复杂性和实现细节。

从结构上看，外观模式包含了外观类和多个子系统类。外观类就像是一个中间人，它知道如何和各个子系统进行交互。子系统类则是完成具体功能的模块，它们可能相互关联，有着复杂的调用关系。

在实际应用中，以计算机的启动过程为例。计算机的启动涉及到很多复杂的操作，包括硬件的自检（如 CPU、内存、硬盘等）、加载 BIOS、启动操作系统等。这些操作可以看作是多个子系统。如果每次使用计算机都要手动去调用这些子系统的各种方法来启动计算机，那将会非常复杂。而通过外观模式，我们可以创建一个计算机启动外观类。这个外观类的启动方法内部会依次调用硬件自检方法、加载 BIOS 方法、启动操作系统方法等。对于用户来说，只需要调用这个外观类的启动方法就可以启动计算机，不需要了解每个子系统的具体操作和复杂的交互关系。

再比如，在一个大型的电商系统中，下单流程涉及到库存管理系统、支付系统、物流系统等多个复杂的子系统。库存管理系统要检查商品库存，支付系统要处理支付，物流系统要安排发货。通过外观模式，可以创建一个下单外观类，它的下单方法会依次调用库存检查、支付处理、物流安排等子系统的方法。这样，对于电商系统的前端应用或者外部调用者来说，只需要和这个下单外观类交互，大大简化了复杂系统的使用。

代理模式的主要类型有哪些？如何通过代理模式实现权限控制？

代理模式主要有静态代理和动态代理两种类型。

静态代理是指在代码编译阶段就确定了代理类和被代理类的关系。代理类和被代理类实现相同的接口，代理类在实现接口方法时，会在内部调用被代理类的方法，并且可以在调用前后添加额外的逻辑。例如，有一个接口是文件读取接口，包含读取文件的方法。被代理类是真正实现文件读取功能的类，代理类也实现这个文件读取接口。在代理类的读取文件方法中，先进行权限检查，然后调用被代理类的读取文件方法来完成文件读取。

动态代理则是在运行时动态地生成代理对象。在 Java 中，主要通过反射机制来实现动态代理。例如，通过 Java 的java.lang.reflect.Proxy类来创建代理对象。动态代理可以处理多个不同类型的被代理对象，只要它们实现了相同的接口。

要通过代理模式实现权限控制，可以这样做。首先，定义一个权限检查接口，所有需要权限控制的操作都实现这个接口。然后，创建代理类，代理类也实现这个权限检查接口。在代理类的方法中，先进行权限检查。例如，检查用户是否具有访问某个资源的权限，可以通过检查用户的角色、权限级别等信息。如果用户有足够的权限，就调用被代理类的方法来执行实际操作；如果用户没有权限，就抛出权限不足的提示。

以一个企业资源管理系统为例，有一个文件访问服务接口，包含打开文件、编辑文件、删除文件等方法。被代理类是真正实现这些文件操作的服务类。代理类在用户请求打开文件时，检查用户是否有打开文件的权限，如检查用户所属部门是否有访问该文件的权限，只有权限通过，才调用被代理类的打开文件方法。

你如何判断是否使用桥接模式而非继承？

当遇到需要在多个维度上扩展一个类，并且这些维度的变化是相互独立的时候，就应该考虑使用桥接模式而非继承。

继承是一种强耦合的关系，它在编译时就确定了类之间的层次结构。如果使用继承来处理多个维度的变化，会导致类的数量急剧增加。例如，假设有形状和颜色两个维度，形状有圆形、方形等，颜色有红色、蓝色等。如果使用继承，就需要创建圆形红色、圆形蓝色、方形红色、方形蓝色等多个子类。

而桥接模式将抽象部分和实现部分分离，通过一个桥梁接口将它们连接起来。抽象部分和实现部分可以独立地变化。在上述形状和颜色的例子中，使用桥接模式可以创建一个形状抽象类和一个颜色接口。形状抽象类中有一个颜色接口的引用，具体的形状类（如圆形、方形）实现形状抽象类，具体的颜色类（如红色、蓝色）实现颜色接口。这样，圆形可以和红色、蓝色组合，方形也可以和红色、蓝色组合，通过这种方式可以灵活地应对形状和颜色两个维度的变化，而不需要创建大量的子类。

另外，如果在未来可能会添加新的维度或者对现有维度进行修改，桥接模式也更具优势。例如，在图形系统中，除了形状和颜色，可能还会添加图形的填充模式这个维度。使用桥接模式，只需要创建新的填充模式类并实现相应的接口，就可以很容易地和现有的形状、颜色组合，而继承模式在这种情况下修改起来会比较复杂。

请简要描述组合模式的结构和使用场景。

组合模式的结构主要包括抽象组件、叶节点和组合节点。抽象组件是一个接口或者抽象类，它定义了组件的公共操作方法，如添加子组件、删除子组件、执行操作等。叶节点是组合模式中的基本单元，它实现了抽象组件接口，代表没有子组件的对象，它主要负责自己的基本操作。组合节点也是实现抽象组件接口的类，它可以包含多个子组件，这些子组件可以是叶节点或者其他组合节点。组合节点的操作方法通常会遍历它的子组件，并调用子组件的相应操作方法来实现组合操作。

组合模式的使用场景很广泛。在文件系统中，文件和文件夹可以看作是组合模式的体现。文件是叶节点，它有自己的操作，如读取文件内容、获取文件大小等。文件夹是组合节点，它可以包含文件和其他文件夹。当对文件夹进行操作时，如获取文件夹大小，就需要遍历文件夹中的所有文件和子文件夹，将它们的大小相加。

在组织结构图中也可以使用组合模式。员工可以看作是叶节点，他们有自己的工作职责等基本操作。部门是组合节点，一个部门可以包含多个员工和其他小部门。当计算部门的总工作量或者资源分配等操作时，就需要对部门下的所有员工和子部门进行操作。

在图形绘制系统中，简单的图形（如圆形、三角形）可以是叶节点，它们有自己的绘制方法。复杂的图形组合（如由多个简单图形组成的图案）可以是组合节点，它包含多个简单图形，在绘制复杂图形组合时，就需要遍历并调用内部简单图形的绘制方法来完成绘制。

说明如何使用享元模式来优化内存使用。

享元模式主要是通过共享对象来减少内存占用。它把对象的状态分为内部状态和外部状态。内部状态是可以共享的，不会随环境变化而改变；外部状态是不能共享的，会因环境等因素而改变。

在使用享元模式时，首先要创建一个享元工厂类。这个工厂类用于创建和管理享元对象。它有一个存储享元对象的容器，通常是一个集合，如HashMap。当需要一个享元对象时，享元工厂先在容器中查找是否已经存在满足要求的享元对象。如果存在，就直接返回这个对象；如果不存在，就创建一个新的享元对象，放入容器中，然后再返回。

例如，在一个文本编辑器的字体系统中，字体的样式（如字体名称、字号、字体颜色等）可以看作是内部状态，而字体在文档中的位置（如第几行第几列）是外部状态。可以创建一个字体享元工厂。当需要在文档中使用一种字体时，工厂先检查是否已经创建了相同样式的字体。如果已经创建，就直接使用这个字体对象，只是改变它在文档中的位置；如果没有创建，就创建一个新的字体对象，存储在工厂的容器中。

在游戏开发中，游戏中的道具也可以使用享元模式。道具的基本属性（如道具类型、攻击力、防御力等）是内部状态，道具在游戏场景中的位置、所属玩家等是外部状态。通过享元工厂来管理道具对象，当需要在游戏场景中添加一个道具时，先查看工厂中是否有相同类型的道具对象，如果有，就共享这个对象，只设置它的外部状态，这样可以大大减少游戏中道具对象所占用的内存空间。

解释如何通过代理模式来延迟对象的创建。

在代理模式中，代理对象可以在真正需要使用被代理对象的时候才去创建它，从而实现延迟对象的创建。

以一个数据库连接对象为例，假设我们有一个数据库连接接口，包含连接数据库、执行查询等操作方法。首先创建一个数据库连接的代理类，这个代理类也实现数据库连接接口。在代理类中，有一个指向真实数据库连接对象的引用，初始时这个引用可以为空。

当客户端调用代理类的连接数据库方法时，代理类先不立即创建真实的数据库连接对象。而是可以进行一些前置操作，比如检查配置信息是否正确等。只有当真正需要建立数据库连接，也就是在代理类执行到需要调用真实数据库连接对象的连接方法时，才通过合适的方式（如使用数据库连接工厂类）去创建真实的数据库连接对象。

例如，以下是简单的代码示例：

interface DatabaseConnection {
    void connect();
    void query(String sql);
}
 
class RealDatabaseConnection implements DatabaseConnection {
    @Override
    public void connect() {
        System.out.println("真实数据库连接已建立");
    }
    @Override
    public void query(String sql) {
        System.out.println("执行查询：" + sql);
    }
}
 
class DatabaseConnectionProxy implements DatabaseConnection {
    private RealDatabaseConnection realConnection;
    @Override
    public void connect() {
        if (realConnection == null) {
            realConnection = new RealDatabaseConnection();
        }
        realConnection.connect();
    }
    @Override
    public void query(String sql) {
        if (realConnection == null) {
            realConnection = new RealDatabaseConnection();
        }
        realConnection.query(sql);
    }
}

在这个例子中，DatabaseConnectionProxy是代理类。当客户端调用connect或query方法时，如果realConnection为空，才会创建RealDatabaseConnection对象，实现了延迟创建。这种方式可以避免在程序启动或者初始化阶段就创建可能暂时不需要的对象，节省资源，特别是在对象创建成本较高或者占用较多资源的情况下非常有用。

如何避免装饰器模式中的多个装饰器互相依赖的问题？

在装饰器模式中，为避免多个装饰器互相依赖，首先要确保每个装饰器都只关注自身的功能添加，遵循单一职责原则。

每个装饰器应该独立地对被装饰对象进行功能扩展，而不依赖于其他装饰器的存在或者顺序。例如，在一个饮料售卖系统中，有饮料（被装饰对象）和各种调料装饰器（如牛奶装饰器、糖装饰器等）。饮料有基本的价格和描述方法。牛奶装饰器只负责添加牛奶相关的价格和描述，不应该依赖糖装饰器是否存在。

在设计装饰器类时，应该将装饰器的功能封装在自己的内部，通过调用被装饰对象的方法来获取基础信息，然后在这个基础上添加自己的功能。比如，牛奶装饰器的价格方法可以是先获取被装饰饮料的价格，然后加上牛奶的价格；描述方法可以是先获取被装饰饮料的描述，再添加牛奶的描述。

同时，装饰器的接口应该设计得足够通用，不应该包含特定于其他装饰器的方法或者属性。这样，无论装饰器的组合顺序如何，每个装饰器都可以独立地工作。例如，装饰器类都实现一个统一的饮料接口，这个接口有价格和描述方法。当添加多个装饰器时，如先添加牛奶装饰器再添加糖装饰器，每个装饰器只根据自己的规则处理价格和描述，不会互相干扰。

另外，可以通过良好的命名和文档来明确每个装饰器的功能，避免在使用装饰器时产生误解或者不恰当的组合，从而防止因为误解而导致的装饰器之间的依赖问题。

在什么情况下你会选择使用外观模式来简化代码？

当面对一个复杂的子系统，其内部包含多个模块或者组件，并且这些组件之间有复杂的交互关系，而客户端只需要使用这个子系统的部分功能或者执行一系列固定的操作流程时，就适合使用外观模式来简化代码。

例如，在一个视频播放系统中，内部包含视频解码器、音频解码器、渲染器、缓冲器等多个组件。这些组件之间相互协作来实现视频播放，如视频解码器要先解码视频数据，音频解码器解码音频数据，然后通过渲染器进行播放，缓冲器负责数据缓冲。对于一个简单的视频播放应用，它只需要提供播放、暂停、停止等功能。此时可以使用外观模式，创建一个视频播放外观类。

这个外观类的播放方法内部会调用视频解码器的解码方法、音频解码器的解码方法、缓冲器的缓冲方法和渲染器的播放方法，按照正确的顺序来启动视频播放。对于应用开发者来说，只需要调用这个外观类的播放、暂停和停止方法，不需要了解视频播放系统内部复杂的组件和操作流程。

另外，当需要对一个复杂的遗留系统进行整合或者升级时，也可以使用外观模式。如果遗留系统有很多复杂的接口和操作，新的系统或者模块只需要使用其中的一部分功能，通过创建外观类，可以将遗留系统的部分功能封装起来，提供一个简洁的接口给新的系统使用，这样可以减少新系统与遗留系统之间的耦合，简化代码的维护和使用。

如何通过适配器模式将不兼容的接口连接起来？

要通过适配器模式将不兼容的接口连接起来，首先需要定义目标接口，这个目标接口是客户端期望使用的接口。然后确定被适配者，即拥有不兼容接口的类。

接着创建适配器类，这个适配器类要实现目标接口。在适配器类内部，需要持有一个被适配者的实例，并且通过在适配器类的方法中调用被适配者的方法，将被适配者的返回结果转换为符合目标接口的形式。

例如，假设有一个新的图形绘制系统，它期望的接口是drawShape(Shape shape)，其中Shape是一个抽象的图形类，包含了图形的通用属性和方法。而现有的一个旧图形库的接口是drawCircle(int x, int y, int radius)和drawRectangle(int x, int y, int width, int height)。

为了将旧图形库适配到新的图形绘制系统，可以创建一个适配器类。这个适配器类实现新图形绘制系统的drawShape接口。在适配器类内部，有一个旧图形库的引用。当drawShape方法传入一个圆形Shape对象时，适配器类通过调用旧图形库的drawCircle方法来绘制圆形，将圆形Shape对象的坐标和半径属性提取出来作为drawCircle方法的参数。同理，当传入矩形Shape对象时，调用drawRectangle方法来绘制矩形。

这样，通过适配器类就将旧图形库不兼容的接口转换为新图形绘制系统期望的接口，使得客户端可以使用统一的接口来绘制图形，而不需要关心底层图形库接口的差异。

请简要描述代理模式的工作原理，并举例说明。

代理模式的工作原理是通过代理对象来控制对真实对象的访问。代理对象和真实对象实现相同的接口，这样在客户端看来，代理对象和真实对象是一样的。

代理对象可以在访问真实对象之前或者之后添加额外的逻辑，比如权限检查、延迟加载、缓存等。当客户端调用代理对象的方法时，代理对象可以根据具体情况决定是否以及如何调用真实对象的方法。

例如，在一个网络访问的场景中，有一个网络资源获取接口，包含获取网页内容的方法。真实的网络访问对象实现这个接口，负责发送网络请求并获取网页内容。代理对象也实现这个接口。

当客户端请求获取网页内容时，代理对象可以先检查网络连接是否正常。如果网络连接正常，代理对象再调用真实网络访问对象的方法来获取网页内容。并且，代理对象还可以对获取到的网页内容进行缓存。下次客户端请求相同网页内容时，代理对象可以直接从缓存中获取，而不需要再次调用真实对象的方法。

代码示例如下：

interface WebResourceAccessor {
    String getWebContent(String url);
}
 
class RealWebResourceAccessor implements WebResourceAccessor {
    @Override
    public String getWebContent(String url) {
        System.out.println("真实对象发送网络请求获取网页内容");
        // 这里假设真实地发送请求并返回内容
        return "网页内容";
    }
}
 
class WebResourceProxy implements WebResourceAccessor {
    private RealWebResourceAccessor realAccessor;
    private Map<String, String> cache = new HashMap<>();
    @Override
    public String getWebContent(String url) {
        if (cache.containsKey(url)) {
            System.out.println("从缓存中获取网页内容");
            return cache.get(url);
        }
        if (realAccessor == null) {
            realAccessor = new RealWebResourceAccessor();
        }
        String content = realAccessor.getWebContent(url);
        cache.put(url, content);
        return content;
    }
}

在这个例子中，WebResourceProxy是代理对象，RealWebResourceAccessor是真实对象。代理对象通过缓存机制，在访问真实对象获取网页内容之前先检查缓存，从而控制了对真实对象的访问，并且添加了缓存的功能。

什么是模板方法模式？请说明它与策略模式的区别。

模板方法模式是一种行为设计模式。它在一个抽象类中定义了一个算法的骨架，将一些步骤的实现延迟到子类中。这个抽象类包含一个模板方法，这个方法定义了算法的主要步骤，其中某些步骤是抽象方法，由子类去具体实现。例如，在制作饮品的过程中，抽象类可以定义制作饮品的通用步骤：准备材料、制作饮品、添加配料、包装。其中 “制作饮品” 和 “添加配料” 这两个步骤可以是抽象的，因为不同饮品（如咖啡和茶）的制作过程和添加的配料不同。具体的咖啡类和茶类继承这个抽象类，分别实现自己的制作饮品和添加配料的方法。

模板方法模式和策略模式的区别主要体现在以下方面。首先，目的不同。模板方法模式主要是为了在算法的整体结构不变的情况下，让子类可以灵活地改变部分步骤的实现。策略模式是为了让算法可以在运行时灵活地切换。比如在电商系统的支付模块，如果采用模板方法模式，支付的整体流程（如验证订单、计算金额、调用支付接口、记录支付结果）是固定的，只是某些步骤（如调用不同银行的支付接口）可能因支付方式不同而在子类中实现。但如果是策略模式，支付策略（如现金支付、银行卡支付、第三方支付）可以在运行时根据用户选择或者系统配置进行切换，每个策略是一个完整的、相互独立的算法。

其次，结构不同。模板方法模式基于继承关系，抽象类和子类之间有紧密的联系，子类通过重写抽象方法来实现部分步骤。策略模式基于组合关系，策略接口和具体策略类是独立的，上下文类通过持有策略接口的引用，在运行时选择具体策略来执行算法。例如，在图形绘制系统中，若用模板方法模式，绘制图形的抽象类规定了绘制的基本步骤，子类（如绘制圆形、绘制矩形）重写部分步骤。若用策略模式，绘制图形的策略接口定义了绘制方法，具体策略类（绘制圆形策略、绘制矩形策略）实现这个接口，绘图上下文类根据需要选择具体策略来绘制图形。

什么是状态模式？请描述它的优缺点及使用场景。

状态模式是一种行为设计模式。它允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。在状态模式中，主要有环境（Context）类、抽象状态（State）类和具体状态类。环境类维护一个抽象状态类的引用，这个引用指向当前的状态对象。抽象状态类定义了一个接口，这个接口包含了在不同状态下对象可能执行的行为方法。具体状态类实现抽象状态类的接口，每个具体状态类代表对象的一种具体状态，并且实现了在该状态下的行为。

状态模式的优点在于它将对象的行为和状态分离，使得代码结构更加清晰。当对象的状态变化导致行为变化时，不需要使用大量的条件判断语句（如if - else或switch）来处理不同状态下的行为。例如，在一个自动售货机系统中，售货机有 “有货”“缺货”“已售罄” 等状态。如果采用状态模式，每个状态对应一个具体状态类，当售货机状态发生变化时，只需要切换状态对象，不同状态下的行为（如售卖商品、补货提示等）由对应的状态类来实现，代码的可读性和可维护性更高。

它的缺点是增加了系统的复杂性。因为需要定义抽象状态类和多个具体状态类，对于简单的状态变化场景，可能会使代码变得过于复杂。而且如果状态转换规则比较复杂，也会增加系统的维护成本。

使用场景包括当一个对象的行为依赖于它的状态，并且状态的变化会导致行为的改变，同时状态的数量较多或者状态转换比较复杂时，适合使用状态模式。例如，在游戏角色的状态控制中，游戏角色有 “行走”“攻击”“防御”“死亡” 等多种状态，不同状态下角色的行为（如移动速度、攻击方式、是否可以被攻击等）不同，使用状态模式可以很好地处理这种复杂的状态和行为关系。

在什么情况下你会使用命令模式而非其他模式？

当需要将请求发送者和接收者解耦，将请求封装为一个对象，并且可以对请求进行排队、记录、撤销等操作时，会使用命令模式而非其他模式。

例如，在一个图形编辑软件中，用户的操作（如绘制图形、移动图形、删除图形等）可以看作是请求。如果不使用命令模式，图形编辑软件的用户界面部分（请求发送者）可能会直接调用图形对象（请求接收者）的方法来执行操作。这样会导致用户界面和图形对象之间的耦合度很高。如果采用命令模式，就可以将每个操作封装成一个命令对象。比如绘制圆形命令、移动图形命令、删除图形命令等，这些命令对象都实现一个命令接口，这个接口定义了执行命令的方法。

图形编辑软件的用户界面部分只需要知道如何执行一个命令对象，而不需要了解图形对象的具体操作方法。当用户进行操作时，用户界面创建相应的命令对象，并将其放入一个命令队列中。可以对这个队列进行管理，例如，实现撤销功能时，只需要从队列中取出最近执行的命令对象，调用它的撤销方法即可。记录操作历史也变得更加容易，只需要保存命令队列中的命令对象即可。

与其他模式相比，比如策略模式主要侧重于算法的切换，而命令模式重点是对请求的封装和管理。在上述图形编辑软件的例子中，策略模式可能用于处理图形绘制的不同算法（如用不同算法绘制圆形），而命令模式用于管理用户对图形的操作请求。如果只是简单地实现图形的绘制算法切换，策略模式更合适；但如果要对用户操作进行排队、撤销等复杂操作，就需要使用命令模式。

如何实现一个简单的职责链模式？它适用于哪些场景？

实现一个简单的职责链模式，首先要定义一个处理请求的抽象处理者（Handler）类。这个抽象类包含一个对下一个处理者的引用，并且有一个处理请求的抽象方法。然后创建多个具体处理者类，它们继承抽象处理者类。每个具体处理者类在实现处理请求的方法时，会判断自己是否能够处理这个请求。如果可以，就进行处理；如果不能，就将请求传递给下一个处理者。

例如，在一个请假审批系统中，请假天数不同需要不同级别的领导审批。可以定义一个抽象的审批者类，它有一个指向下一个审批者的引用和一个审批请假请求的抽象方法。然后创建基层领导审批者、中层领导审批者和高层领导审批者这几个具体的审批者类。基层领导审批者可以审批 1 - 3 天的请假请求，中层领导审批者可以审批 4 - 7 天的请假请求，高层领导审批者可以审批 8 天及以上的请假请求。当一个员工提交请假请求时，先将请求交给基层领导审批者。如果请假天数在 1 - 3 天，基层领导就可以审批；如果超过 3 天，基层领导就将请求传递给中层领导审批者，依此类推。

职责链模式适用于多个对象都有可能处理一个请求，但是具体由哪个对象处理在运行时才能确定的场景。比如在客户投诉处理系统中，不同类型的投诉（如产品质量问题、服务态度问题、售后问题等）可能由不同的部门（如质检部门、客服部门、售后部门）处理。当收到一个投诉时，先将投诉交给第一个部门，如果这个部门不能处理，就将投诉传递给下一个部门，直到找到能够处理该投诉的部门。这种模式也适用于事件的过滤和预处理，例如在网络请求处理中，请求可以先经过安全检查处理者、缓存处理者等，最后才到达真正的业务处理者。

什么是中介者模式？请描述它如何减少对象之间的依赖。

中介者模式是一种行为设计模式。它主要包含中介者（Mediator）类和同事（Colleague）类。同事类是相互之间需要交互的对象，中介者类则是协调这些同事类之间交互的对象。同事类之间不直接相互通信，而是通过中介者来传递消息和协调交互。

中介者模式减少对象之间的依赖主要是通过将对象之间的多对多交互关系转换为对象与中介者之间的一对多关系。在没有中介者的情况下，如果有多个对象需要相互通信，每个对象可能需要了解其他所有对象的信息，并且要维护和这些对象的通信方式。例如，在一个聊天软件的群聊场景中，如果没有中介者，每个用户（对象）可能需要知道其他所有用户的联系方式，并且要直接向其他用户发送消息。这样会导致对象之间的耦合度很高，一旦某个用户的信息或者通信方式发生变化，可能会影响到其他所有用户。

如果采用中介者模式，聊天软件的服务器（中介者）可以协调用户之间的消息传递。用户（同事类）只需要将消息发送给服务器，服务器根据消息的接收者等信息将消息转发给相应的用户。这样，用户之间不需要直接相互了解和通信，每个用户只需要和服务器进行交互，从而大大降低了用户之间的耦合度。在图形用户界面系统中，多个界面组件（如按钮、文本框、下拉菜单等）之间可能存在交互，例如，点击一个按钮可能会改变文本框的内容或者下拉菜单的选项。通过中介者（如一个界面控制器）来协调这些组件之间的交互，每个组件只需要和中介者通信，而不需要了解其他组件的细节，降低了组件之间的耦合度。

解释迭代器模式的结构，并举例说明它的应用。

迭代器模式主要包含四个角色：迭代器（Iterator）接口、具体迭代器（Concrete Iterator）类、聚合对象（Aggregate）接口和具体聚合对象（Concrete Aggregate）类。

迭代器接口定义了访问和遍历聚合对象元素的方法，如hasNext()用于判断是否还有下一个元素，next()用于获取下一个元素。具体迭代器类实现迭代器接口，它要维护一个指向聚合对象的引用，通过这个引用实现遍历元素的具体逻辑。聚合对象接口定义了创建迭代器的方法，具体聚合对象类实现聚合对象接口，并且包含一个存储元素的容器，如数组、链表等，同时实现创建迭代器的方法，返回一个具体迭代器对象来遍历自身存储的元素。

例如，在一个简单的图书管理系统中，书架可以看作是一个具体聚合对象，它存储了许多图书。书架类实现聚合对象接口，内部有一个图书列表。书架类的创建迭代器方法会返回一个具体迭代器对象，这个迭代器对象可以遍历书架上的图书。具体迭代器类实现迭代器接口，它通过维护一个指向书架的引用，在hasNext()方法中判断是否已经遍历完所有图书，在next()方法中返回下一本图书。这样，用户或者其他模块可以通过获取书架的迭代器来遍历书架上的所有图书，而不需要了解书架内部是如何存储图书的，实现了对书架元素（图书）的遍历与书架本身的解耦。

另外，在处理复杂的数据结构如树形结构时，迭代器模式也很有用。以二叉树为例，二叉树可以作为具体聚合对象，实现聚合对象接口。二叉树的迭代器（具体迭代器）可以按照不同的遍历方式（如前序、中序、后序）来遍历二叉树的节点。通过迭代器模式，外部代码只需要获取二叉树的迭代器，就可以方便地遍历二叉树，而不用关心二叉树节点的具体存储和遍历逻辑。

观察者模式和发布 - 订阅模式有什么区别？请举例说明。

观察者模式和发布 - 订阅模式有相似之处，但也存在区别。

在观察者模式中，主要有主题（Subject）和观察者（Observer）两个角色。主题维护一个观察者列表，当主题状态发生变化时，它会直接遍历观察者列表，并调用每个观察者的更新方法。例如，在一个简单的气象站系统中，气象站是主题，它有温度、湿度等数据。显示设备是观察者，气象站维护一个显示设备列表。当气象站的数据更新时，它直接遍历列表，调用每个显示设备的更新方法，将新的数据发送给显示设备进行显示。

发布 - 订阅模式则多了一个中间层，即消息队列或者事件通道。发布者（Publisher）将消息发布到消息队列或事件通道，而不是直接发送给订阅者（Subscriber）。订阅者从消息队列或事件通道中获取自己感兴趣的消息。例如，在一个新闻发布系统中，新闻发布机构是发布者，它将新闻发布到消息队列。用户订阅感兴趣的新闻类别，当有新的符合用户兴趣的新闻发布到消息队列时，用户（订阅者）可以从消息队列中获取新闻。

区别在于，观察者模式是一种对象之间的紧耦合关系，主题和观察者直接交互。而发布 - 订阅模式通过中间的消息队列或事件通道实现了解耦，发布者和订阅者不需要知道对方的存在，它们只与消息队列或事件通道交互。在分布式系统中，发布 - 订阅模式更具优势，因为各个模块可以独立地发布和订阅消息，不需要关心消息的接收者或者发布者的具体情况，系统的扩展性和灵活性更好。

简要描述状态模式，并举例说明它如何应用于订单管理系统。

状态模式允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。它主要由环境（Context）类、抽象状态（State）类和具体状态类构成。环境类维护一个抽象状态类的引用，这个引用指向当前的状态对象。抽象状态类定义了一个接口，这个接口包含了在不同状态下对象可能执行的行为方法。具体状态类实现抽象状态类的接口，每个具体状态类代表对象的一种具体状态，并且实现了在该状态下的行为。

在订单管理系统中，订单有多种状态，如 “已下单”“已支付”“已发货”“已完成”“已取消” 等。可以把订单看作是环境类，它有一个状态属性，这个属性是抽象状态类的引用。抽象状态类定义了订单在不同状态下的操作方法，如处理支付、发货、确认完成、取消订单等。

具体状态类包括 “已下单状态”“已支付状态” 等。当订单处于 “已下单” 状态时，对应的 “已下单状态” 类中的处理支付方法可以引导用户进行支付操作。当支付成功后，订单状态切换为 “已支付”，此时订单对象的状态引用指向 “已支付状态” 类，“已支付状态” 类中的发货方法可以进行发货操作。如果用户取消订单，订单状态变为 “已取消”，“已取消状态” 类中的相应方法可以处理退款等操作。通过状态模式，订单管理系统可以根据订单的不同状态执行不同的操作，并且状态之间的转换逻辑更加清晰，易于维护和扩展。

你如何使用命令模式来实现 Undo/Redo 功能？

在命令模式中，首先要定义一个命令（Command）接口，这个接口包含执行（execute）和撤销（undo）两个方法。然后创建具体的命令类，这些具体命令类实现命令接口，在执行方法中实现具体的操作，在撤销方法中实现撤销该操作的逻辑。

例如，在一个文本编辑器中，有插入文字、删除文字等操作。可以创建插入文字命令类和删除文字命令类。插入文字命令类的执行方法用于在指定位置插入文字，撤销方法用于删除刚刚插入的文字。删除文字命令类的执行方法用于删除指定位置的文字，撤销方法用于将删除的文字恢复。

还需要一个命令调用者（Invoker）类，这个类维护一个命令列表和一个当前执行位置的指针。当执行一个命令时，命令调用者将命令添加到命令列表中，并调用命令的执行方法。当需要撤销操作时，命令调用者根据当前执行位置的指针找到上一个执行的命令，调用该命令的撤销方法。

要实现 Redo 功能，可以在命令调用者类中添加一个记录撤销操作的列表。当执行撤销操作时，将撤销的命令添加到这个撤销操作列表中。当需要 Redo 时，从撤销操作列表中取出命令，调用命令的执行方法。

例如，在文本编辑器中，用户先插入了一段文字，然后又删除了一部分。如果用户想要撤销删除操作，命令调用者可以找到删除文字命令并调用其撤销方法，恢复被删除的文字。如果用户又想重新执行删除操作，命令调用者可以从记录撤销操作的列表中取出删除文字命令，调用其执行方法。

什么是备忘录模式？它如何帮助我们保存对象的状态？

备忘录模式是一种行为设计模式，它主要用于保存对象的内部状态，并且可以在之后将对象恢复到之前保存的状态。

备忘录模式主要包含原发器（Originator）、备忘录（Memento）和负责人（Caretaker）三个角色。原发器是需要保存状态的对象，它有创建备忘录和从备忘录恢复状态的方法。备忘录是一个用于存储原发器状态的对象，它的内部结构通常是对原发器状态的封装，外部对象不能直接访问备忘录的内部状态，只能通过原发器来访问。负责人是用于存储备忘录的对象，它可以存储多个备忘录，但是它不能修改备忘录的内容。

例如，在一个文本编辑器应用中，文档对象是原发器。文档对象的内容（如文字、格式等）是需要保存的状态。当用户想要保存文档的当前状态时，文档对象创建一个备忘录对象，将当前的内容等状态信息存储到备忘录中。负责人可以是一个历史记录管理对象，它存储这些备忘录。当用户想要恢复到之前的某个状态时，负责人将对应的备忘录对象返回给文档对象，文档对象通过备忘录对象恢复之前的内容和格式等状态。

通过这种方式，备忘录模式能够帮助我们在不破坏对象封装性的前提下，有效地保存和恢复对象的状态，方便在需要的时候回溯对象的历史状态，比如在软件的撤销 / 恢复功能、游戏的存档 / 读档功能等场景中都有很好的应用。

简述访问者模式的结构和应用场景。

访问者模式主要由以下几个部分构成。首先是抽象访问者（Visitor）接口，它定义了访问各种具体元素的访问方法。例如，在一个图形系统中，可能有访问圆形、矩形等图形的方法。其次是具体访问者类，这些类实现抽象访问者接口，在具体的访问方法中实现针对不同元素的特定操作。比如，一个计算面积的具体访问者，在访问圆形的方法中使用圆的面积公式计算面积，在访问矩形的方法中使用矩形面积公式。

然后是抽象元素（Element）类，它定义了一个接受访问者访问的抽象方法。具体元素类继承抽象元素类，实现接受访问者访问的方法，在这个方法中调用访问者相应的访问方法。例如，圆形和矩形类是具体元素类，它们在接受访问的方法中调用访问者的访问圆形或访问矩形的方法。

访问者模式的应用场景包括在数据结构和操作分离的情况下。比如编译器的设计，对于抽象语法树（AST），不同的操作（如语法检查、代码生成等）可以看作是访问者。AST 的节点（如变量声明节点、函数调用节点等）是元素。通过访问者模式，可以方便地对 AST 进行不同的操作，而不需要将操作逻辑都写在元素类中。

在资源统计方面也有应用。例如，在一个计算机系统资源管理工具中，对于系统中的各种资源（如文件、进程等）可以看作是元素，统计资源占用空间、内存使用等操作可以看作是访问者。这样可以灵活地添加新的统计操作而不影响资源类的结构。

什么是责任链模式？它是如何帮助减少条件判断的？

责任链模式由抽象处理者（Handler）、具体处理者（Concrete Handler）构成。抽象处理者定义了一个处理请求的方法和设置下一个处理者的方法。具体处理者继承抽象处理者，在处理请求的方法中，它会判断自己是否能够处理该请求。如果能，就进行处理；如果不能，就将请求传递给下一个处理者。

在没有责任链模式时，对于一个请求可能需要通过大量的条件判断来确定由哪个对象处理。例如，在一个客户投诉处理系统中，如果没有责任链模式，当收到一个投诉时，可能需要用if - else语句来判断投诉类型（如产品质量问题、服务态度问题等），然后根据投诉类型找到对应的处理部门。

而使用责任链模式，就可以将不同的处理部门看作是具体处理者。每个处理部门（具体处理者）负责处理自己职责范围内的投诉。当一个投诉进入责任链时，会依次经过各个处理部门。如果是产品质量投诉，第一个负责产品质量的部门就会处理；如果不是，就传递给下一个可能处理服务态度问题的部门。这样就避免了在一个地方使用大量复杂的条件判断，而是将判断逻辑分散到各个具体处理者中，使得代码结构更加清晰，易于维护和扩展。

请描述如何在应用中使用策略模式来替换多重条件判断。

首先，要定义一个策略（Strategy）接口，这个接口包含了执行策略的方法。例如，在一个电商系统的促销活动中，这个接口可以是计算折扣的方法。

然后，创建多个具体策略类，这些类实现策略接口。比如，满减策略类在计算折扣方法中根据购物金额是否满足满减条件来计算折扣；折扣策略类直接根据设定的折扣率计算折扣；赠品策略类根据购物金额或者购买的商品数量来确定赠品。

在没有使用策略模式时，可能会在订单计算金额的方法中使用大量的条件判断来确定促销策略。例如，用if - else语句判断是满减活动、折扣活动还是赠品活动，然后根据不同的活动计算折扣。

使用策略模式后，将促销策略的选择和计算过程分离。订单类（或称为上下文类）有一个策略接口的引用。当需要计算折扣时，根据用户选择的促销活动或者系统配置的促销策略，将相应的促销策略类实例赋值给订单类中的策略引用。然后，通过调用这个策略引用的计算折扣方法来得到折扣金额，从而计算出最终的支付金额。这样就避免了在订单类中使用大量的条件判断，并且可以方便地添加新的促销策略，只需要创建新的具体策略类并实现策略接口即可。

什么是生产者 - 消费者模式？请描述它如何在多线程中实现。

生产者 - 消费者模式是一种并发设计模式。它主要包含生产者（Producer）和消费者（Consumer）两个角色，以及一个共享的数据缓冲区（Buffer）。生产者负责生产数据，并将数据放入缓冲区；消费者负责从缓冲区中取出数据进行消费。

在多线程环境下实现生产者 - 消费者模式，首先要创建一个共享的数据缓冲区。这个缓冲区可以是一个队列（如BlockingQueue），它具有线程安全的特性，能够保证在多个线程访问时数据的一致性。

生产者线程负责生成数据。例如，在一个简单的文件读取和处理系统中，生产者线程从文件中读取数据，然后将读取的数据放入共享缓冲区。可以通过调用缓冲区的put方法来放入数据，这个方法会在缓冲区满时阻塞生产者线程，直到缓冲区有空间。

消费者线程从共享缓冲区中取出数据进行处理。比如，消费者线程从缓冲区取出数据后，可能会对数据进行计算、格式化等操作。消费者线程通过调用缓冲区的take方法来获取数据，这个方法会在缓冲区空时阻塞消费者线程，直到缓冲区有数据。

这样，通过共享缓冲区的协调，生产者和消费者线程可以独立地运行，生产者不断地生产数据，消费者不断地消费数据，实现了数据的高效处理，并且有效地利用了系统资源，避免了生产者和消费者的速度不一致导致的问题。

解释读写锁模式，并举例说明它的应用。

读写锁（ReadWriteLock）模式是一种用于控制多个线程对共享资源的访问的模式。它包含读锁（Read Lock）和写锁（Write Lock）。读锁可以被多个线程同时获取，用于对共享资源进行读取操作。写锁则是排他的，同一时间只能有一个线程获取写锁，用于对共享资源进行写入操作。

例如，在一个数据库缓存系统中，有许多线程可能需要读取缓存中的数据。如果使用普通的锁，每次只能有一个线程访问缓存，这会导致性能低下。而使用读写锁，当多个线程只是读取缓存数据时，可以同时获取读锁，这样就能够提高数据读取的效率。

当有一个线程需要更新缓存数据时，它需要获取写锁。在获取写锁期间，其他线程既不能获取写锁也不能获取读锁，只有等这个线程释放写锁后，其他线程才能获取相应的锁。

再比如，在一个文件读取和更新系统中，多个用户可能会读取文件内容，这时候可以使用读锁来允许多个用户同时读取。但当有一个用户需要修改文件内容时，就需要获取写锁，此时其他用户不能读取或者修改文件，直到写锁被释放。通过读写锁模式，可以在保证数据一致性的同时，提高多线程环境下数据访问的效率。

如何通过双重检查锁定实现线程安全的单例模式？

双重检查锁定（DCL）是一种用于实现线程安全单例模式的优化技巧。

首先，单例类的实例变量要使用volatile关键字修饰。volatile可以保证变量的可见性，避免指令重排序导致的问题。

在获取单例实例的方法中，先进行第一次检查。如果实例已经存在，就直接返回这个实例，避免不必要的同步操作。如果实例不存在，再进入同步块。同步块使用单例类的class对象作为锁，这是一种比较高效的锁机制。

进入同步块后，进行第二次检查。这是因为可能有多个线程同时通过了第一次检查，等待获取锁。当第一个线程获取锁并创建了实例后，后续线程获取锁时如果不进行第二次检查，就会再次创建实例，破坏单例的原则。

以下是一个示例代码：

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;
    }
}

在这个代码中，getInstance方法就是获取单例实例的方法。第一个if语句是第一次检查，synchronized块用于同步线程，保证只有一个线程能创建实例，第二个if语句是第二次检查，确保实例只被创建一次。这样就通过双重检查锁定实现了线程安全的单例模式，在多线程环境下能够高效地获取单例实例。

什么是阻塞队列模式？它如何解决生产者 - 消费者问题？

阻塞队列（Blocking Queue）是一种支持两个附加操作的队列。这两个操作是：当队列满时，插入元素的线程被阻塞；当队列空时，获取元素的线程被阻塞。

阻塞队列模式主要用于解决生产者 - 消费者问题。在这个模式中，生产者和消费者是两个独立的角色，它们通过阻塞队列进行通信。

生产者的任务是生产数据并将其放入阻塞队列。当队列已满时，生产者线程会被阻塞，直到队列有空间可以放入新的数据。例如，在一个消息队列系统中，消息生产者不断地生成消息，当消息队列满时，生产者就会暂停生产，等待队列有空间。

消费者的任务是从阻塞队列中取出数据并进行处理。当队列空时，消费者线程会被阻塞，直到队列中有新的数据可供消费。比如，在一个多线程的文件读取和处理系统中，消费者线程从阻塞队列中取出文件内容进行处理，当队列空时，消费者就会等待新的文件内容被放入队列。

通过阻塞队列，生产者和消费者可以独立地运行，不需要彼此等待，也不需要使用复杂的同步机制来协调。阻塞队列本身的阻塞特性保证了数据的安全传递，避免了生产者生产速度过快或者消费者消费速度过快导致的问题，有效地解决了生产者 - 消费者问题。

解释线程池模式，它如何提高资源利用率？

线程池模式是一种管理和复用线程的模式。它包含一个线程池，线程池中有一定数量的线程，这些线程可以执行提交给线程池的任务。

线程池主要由线程池管理器、工作线程、任务队列等部分组成。线程池管理器负责创建和管理线程池，包括初始化线程数量、监控线程状态等。工作线程是线程池中实际执行任务的线程，它们从任务队列中获取任务并执行。任务队列用于存储等待执行的任务。

当有任务需要执行时，不是每次都创建一个新的线程，而是将任务提交给线程池。线程池中的工作线程会从任务队列中取出任务并执行。如果线程池中的线程都在执行任务，新的任务会在任务队列中等待，直到有空闲的线程。

这种模式提高资源利用率主要体现在以下几个方面。首先，避免了频繁地创建和销毁线程。创建和销毁线程是有开销的，如果每次执行一个小任务都创建和销毁线程，会浪费大量的系统资源。通过线程池，线程可以被复用，减少了这种开销。

其次，合理地控制了线程数量。线程池可以根据系统的资源情况和任务的特性设置合适的线程数量。例如，在一个服务器应用中，根据服务器的 CPU 核心数和预期的并发任务数来设置线程池的大小，使得线程数量既不会过多导致资源竞争，也不会过少导致任务积压，从而提高了系统资源的利用率。

什么是双向链表模式，它在多线程编程中的作用是什么？

双向链表是一种链表数据结构，它的每个节点除了包含指向下一个节点的引用（next），还包含指向上一个节点的引用（prev）。这种结构使得在链表中进行向前和向后的遍历都很方便。

在双向链表中，可以很容易地在链表的头部、尾部或者中间插入和删除节点。例如，要在链表中间插入一个节点，只需要修改该节点前后节点的next和prev引用即可。

在多线程编程中，双向链表可以用于实现一些高效的数据结构和算法。比如，在一个多线程的缓存系统中，双向链表可以用于实现 LRU（最近最少使用）缓存淘汰策略。每个缓存项可以看作是双向链表的一个节点。当访问一个缓存项时，将其移动到链表的头部，表示最近使用过。当缓存满需要淘汰时，从链表的尾部删除节点，因为尾部的节点是最近最少使用的。

在多线程环境下，通过适当的同步机制（如使用锁）来保护双向链表的操作，可以保证多个线程安全地访问和修改链表。例如，使用读写锁来允许多个线程同时读取链表，但在写入（插入或删除节点）时进行排他性的访问，从而提高多线程环境下数据结构的并发性能。

中介者模式中的同事类如何与中介者进行交互？

在中介者模式中，同事类（Colleague）不直接相互通信，而是通过中介者（Mediator）来传递消息和协调交互。

同事类会持有中介者的引用，当同事类需要和其他同事类进行交互时，它会调用中介者的方法，将自己的请求或者信息传递给中介者。例如，在一个聊天软件系统中，用户（同事类）想要发送消息给其他用户，它会调用聊天软件服务器（中介者）的发送消息方法，将消息内容、接收者等信息传递给服务器。

中介者则根据收到的请求和信息，来决定如何处理和转发。它会维护一个同事类的列表或者其他数据结构，用于管理同事类之间的关系。例如，在一个图形用户界面系统中，多个界面组件（同事类）如按钮、文本框等通过界面控制器（中介者）来交互。当按钮被点击时，按钮组件会调用界面控制器的方法，告知自己被点击了。界面控制器根据这个信息，可能会更新文本框的内容或者执行其他相关组件的操作。

同事类只需要知道中介者的接口，不需要了解其他同事类的细节。这样就大大降低了同事类之间的耦合度，使得系统的结构更加清晰，易于维护和扩展。

模板方法模式中的钩子方法有什么作用？

在模板方法模式中，钩子方法是一种可以被重写的方法，它在模板方法的算法骨架中起到了一种条件控制或者扩展点的作用。

钩子方法可以用于控制模板方法中某些步骤的执行。例如，在一个饮品制作的模板方法中，模板方法定义了制作饮品的通用步骤：准备材料、制作饮品、添加配料、包装。其中 “添加配料” 这个步骤可以通过一个钩子方法来控制是否执行。如果在具体的饮品子类（如黑咖啡）中不需要添加额外的配料，就可以重写这个钩子方法，让它返回 false，这样在模板方法执行到添加配料步骤时，就可以根据钩子方法的返回值来决定是否执行该步骤。

钩子方法还可以作为扩展点。比如在一个文件读取模板方法中，模板方法定义了打开文件、读取内容、关闭文件等步骤。可以有一个钩子方法用于在读取内容之后进行额外的数据处理。在具体的文件读取子类（如读取 CSV 文件）中，可以重写这个钩子方法来对读取的 CSV 数据进行解析等额外操作，而其他文件读取子类（如读取普通文本文件）如果不需要这个额外操作，就可以不重写钩子方法。这样，钩子方法使得模板方法模式更加灵活，子类可以在不改变模板方法整体结构的情况下，对部分步骤进行控制或者添加新的功能。

命令模式如何实现请求的排队和记录日志？

在命令模式中，要实现请求的排队和记录日志，可以通过以下方式。

首先，定义一个命令（Command）接口，其中包含执行（execute）方法。然后创建具体的命令类，这些命令类实现命令接口，在执行方法中实现具体的操作。

对于请求排队，可以创建一个命令调用者（Invoker）类，这个类维护一个命令队列。当有请求到来时，将对应的命令对象添加到这个队列中。例如，在一个图形绘制系统中，有绘制圆形、绘制矩形等命令。当用户点击绘制圆形按钮时，创建绘制圆形命令对象并添加到命令队列。命令调用者按照队列的顺序依次取出命令对象并调用其执行方法，从而实现请求的排队。

要记录日志，可以在命令调用者类中添加日志记录功能。在将命令对象添加到队列时，记录命令的相关信息，如命令类型、时间等。在执行命令对象后，也可以记录执行结果等信息。例如，在一个文件操作命令系统中，当执行一个复制文件命令时，在将复制文件命令添加到队列时记录 “开始复制文件，时间为 [具体时间]”，在命令执行成功后记录 “文件复制成功，目标路径为 [具体路径]”。这样，通过命令调用者对命令队列的管理以及日志记录功能，实现了请求的排队和记录日志。

以下是一个简单的示例代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
// 命令接口
interface Command {
    void execute();
}
 
// 具体命令类，例如打印命令
class PrintCommand implements Command {
    private String content;
    public PrintCommand(String content) {
        this.content = content;
    }
    @Override
    public void execute() {
        System.out.println(content);
    }
}
 
// 命令调用者
class Invoker {
    private List<Command> commandQueue = new ArrayList<>();
    public void addCommand(Command command) {
        commandQueue.add(command);
    }
    public void executeCommands() {
        for (Command command : commandQueue) {
            command.execute();
        }
        commandQueue.clear();
    }
}
 
// 测试
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Invoker invoker = new Invoker();
        invoker.addCommand(new PrintCommand("Hello"));
        invoker.addCommand(new PrintCommand("World"));
        invoker.executeCommands();
    }
}

在这个示例中，Invoker类可以实现请求的排队，通过addCommand方法添加命令到队列，executeCommands方法按照顺序执行命令。如果要记录日志，可以在addCommand和executeCommands方法中添加日志记录代码。

迭代器模式在遍历集合对象时有什么优势？请写出一个简单的迭代器模式代码示例。

迭代器模式在遍历集合对象时有以下优势。

首先，它将遍历的逻辑从集合对象中分离出来。这样，集合对象只需要专注于存储和管理元素，而不需要关心如何遍历。例如，一个存储用户信息的集合，不需要在自身的类中实现复杂的遍历逻辑，如顺序遍历、倒序遍历等，这些遍历逻辑可以由迭代器来完成。

其次，迭代器模式提供了一种统一的遍历接口。不管是数组、链表还是其他复杂的数据结构，只要实现了迭代器模式，就可以使用相同的方式来遍历。这使得代码更加通用，方便替换不同的集合实现。例如，从使用数组存储数据转换为使用链表存储数据，只要它们都提供了迭代器，遍历代码不需要改变。

以下是一个简单的迭代器模式代码示例：

// 迭代器接口
interface Iterator {
    boolean hasNext();
    Object next();
}
 
// 具体迭代器类，例如数组迭代器
class ArrayIterator implements Iterator {
    private Object[] array;
    private int index = 0;
    public ArrayIterator(Object[] array) {
        this.array = array;
    }
    @Override
    public boolean hasNext() {
        return index < array.length;
    }
    @Override
    public Object next() {
        if (hasNext()) {
            return array[index++];
        }
        return null;
    }
}
 
// 聚合对象接口（集合接口）
interface Aggregate {
    Iterator createIterator();
}
 
// 具体聚合对象类，例如数组集合
class ArrayAggregate implements Aggregate {
    private Object[] array;
    public ArrayAggregate(Object[] array) {
        this.array = array;
    }
    @Override
    public Iterator createIterator() {
        return new ArrayIterator(array);
    }
}
 
// 测试
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Object[] data = {"A", "B", "C"};
        Aggregate aggregate = new ArrayAggregate(data);
        Iterator iterator = aggregate.createIterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

在这个示例中，Iterator接口定义了遍历的方法，ArrayIterator是具体的迭代器，用于遍历数组。Aggregate接口是集合接口，ArrayAggregate是具体的集合类，它可以创建迭代器来遍历自身存储的数组。通过这种方式，实现了迭代器模式，方便地对数组进行遍历，并且如果要改变集合的存储方式，只要新的集合实现了Aggregate接口并提供合适的迭代器，遍历代码依然可以正常工作。

如何理解原型模式中的深拷贝与浅拷贝？

在原型模式中，浅拷贝和深拷贝是两种不同的对象复制方式。

浅拷贝是指创建一个新对象，这个新对象的基本数据类型的属性会复制原对象的值，但是对于引用类型的属性，只是复制了引用，而不是复制引用指向的对象。这意味着新对象和原对象的引用类型属性会指向同一个对象。例如，有一个包含姓名（基本数据类型）和朋友列表（引用类型）的人物对象。浅拷贝后，新人物对象的姓名是独立的，但是朋友列表和原人物对象的朋友列表是同一个对象。如果在原对象的朋友列表中添加一个朋友，新对象的朋友列表也会发生变化。

深拷贝则是完全复制一个对象，包括基本数据类型的属性和引用类型的属性。对于引用类型的属性，会递归地复制引用指向的对象，使得新对象和原对象完全独立，互不影响。在上述人物对象的例子中，深拷贝后，新人物对象的姓名是独立的，朋友列表也是一个全新的列表，即使在原对象的朋友列表中添加朋友，新对象的朋友列表也不会改变。

在 Java 中，实现浅拷贝可以通过实现Cloneable接口，并重写clone方法来实现，默认的clone方法是浅拷贝。如果要实现深拷贝，对于引用类型的属性，需要在clone方法中手动进行深度复制，例如，如果引用类型是一个列表，可以创建一个新的列表，然后将原列表中的元素逐个复制到新列表中。

桥接模式中的抽象部分与实现部分如何分离？

在桥接模式中，抽象部分和实现部分是通过接口来分离的。

首先，定义抽象化角色（Abstraction）和实现化角色（Implementor）两个接口。抽象化角色接口包含了抽象的方法，这些方法在具体的抽象化角色子类中实现，并且抽象化角色接口有一个对实现化角色接口的引用。实现化角色接口定义了具体的实现方法，这些方法由具体的实现化角色子类来实现。

例如，在一个图形绘制系统中，抽象化角色可以是图形（Shape）接口，它有一个绘制（draw）方法。图形接口有一个对颜色（Color）接口（实现化角色）的引用。颜色接口有填充颜色（fill）方法。

具体的抽象化角色子类可以是圆形（Circle）、矩形（Rectangle）等。它们实现图形接口的绘制方法，在绘制方法中通过引用的颜色接口来填充颜色。具体的实现化角色子类可以是红色（Red）、蓝色（Blue）等。它们实现颜色接口的填充颜色方法。

这样，圆形可以和红色、蓝色等颜色组合，矩形也可以和不同的颜色组合。抽象部分（图形）和实现部分（颜色）通过接口相互独立，它们可以分别进行扩展。当需要添加新的图形时，只需要创建新的图形子类；当需要添加新的颜色时，只需要创建新的颜色子类，而不需要修改已有的大部分代码，从而实现了抽象部分与实现部分的分离。

装饰器模式如何动态地给对象添加职责？

在装饰器模式中，主要通过以下方式动态地给对象添加职责。

首先，有一个抽象组件（Component）接口，它定义了被装饰对象的基本行为方法。原始的具体组件（Concrete Component）类实现这个接口，代表原始的对象。

然后，有一个抽象装饰器（Decorator）类，它也实现抽象组件接口。这个抽象装饰器类包含一个抽象组件的引用，通过这个引用可以调用原始对象的方法。

当需要给对象添加职责时，创建具体装饰器（Concrete Decorator）类。这些具体装饰器类继承抽象装饰器类。在具体装饰器类的方法中，除了通过引用调用原始对象的方法外，还可以添加额外的职责。

例如，在一个咖啡店的饮品系统中，抽象组件可以是饮品接口，它有获取价格和获取描述的方法。咖啡类是具体组件，实现饮品接口，返回咖啡本身的价格和描述。抽象装饰器实现饮品接口，并且有一个饮品引用。牛奶装饰器是具体装饰器，当调用牛奶装饰器的获取价格方法时，它先调用被装饰饮品（如咖啡）的价格方法，然后加上牛奶的价格；获取描述方法也是先调用咖啡的描述方法，再加上牛奶的描述。这样，通过在运行时用牛奶装饰器包装咖啡对象，就动态地给咖啡添加了牛奶的职责，而且可以根据需要添加多层装饰，如再添加糖装饰器等，不断增加对象的职责。

装饰器模式与继承相比有何优劣？

装饰器模式与继承相比，有以下优势。

装饰器模式更加灵活。使用继承时，一旦通过继承创建了一个子类来添加新的职责，这个职责在编译时就已经确定，很难在运行时改变。而装饰器模式可以在运行时动态地给对象添加职责。例如，在上述咖啡店饮品系统中，若用继承来实现添加牛奶的功能，就需要创建一个新的牛奶咖啡子类。如果还想添加其他配料，就需要创建更多的子类。但装饰器模式可以根据用户的选择，在运行时动态地用不同的装饰器来添加职责。

装饰器模式避免了类层次结构的过度膨胀。继承会导致类的层次结构越来越复杂，尤其是当有多个维度的变化需要添加职责时。比如，在图形绘制系统中，有形状（圆形、方形等）和颜色（红色、蓝色等）两个维度。如果用继承，要为每种形状和颜色的组合创建子类。而装饰器模式可以通过形状类和颜色装饰器类来组合实现，不需要创建大量的子类。

然而，装饰器模式也有一些劣势。装饰器模式的代码结构相对复杂，因为涉及到多个类的组合和嵌套。相比之下，继承的概念更容易理解，代码结构也更直观。而且，过度使用装饰器模式可能会导致对象包装过多，性能上可能会有一定的损耗，尤其是在频繁调用装饰后的方法时，因为每次调用都可能经过多层装饰器的方法。

如何实现一个线程安全的懒汉式单例模式？

懒汉式单例模式是指在第一次使用时才创建实例的单例模式。实现线程安全的懒汉式单例模式有以下几种常见方法。

一种方法是使用同步方法。在单例类的获取实例方法上添加synchronized关键字。例如：

class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

在这个例子中，getInstance方法是同步的，这样在多线程环境下，当多个线程同时访问这个方法时，只有一个线程能够进入方法创建实例，保证了单例的线程安全性。不过这种方法的缺点是每次调用getInstance方法都需要获取锁，会有一定的性能开销。

另一种方法是使用双重检查锁定（DCL）。代码如下：

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;
    }
}

这里，volatile关键字保证了变量的可见性，避免了指令重排序的问题。第一次检查if (instance == null)可以避免不必要的同步操作，只有当实例还没创建时，才进入同步块。在同步块内的第二次检查是为了防止多个线程同时通过第一次检查后，重复创建实例。这种方法在性能上比同步方法更好，因为只有在实例未创建时才需要同步。

双重检查锁定实现单例模式的原理是什么？有什么需要注意的地方？

双重检查锁定（DCL）实现单例模式的原理如下。

首先，第一次检查if (instance == null)是在同步块之外进行的。其目的是为了尽量减少进入同步块的次数。因为进入同步块会涉及到获取锁的操作，这是有性能开销的。如果实例已经被创建，那么直接返回这个实例，避免了不必要的同步。

当第一次检查发现实例尚未创建时，就进入以单例类的class对象为锁的同步块。在同步块内进行第二次检查if (instance == null)。这是因为可能有多个线程同时通过了第一次检查，等待获取锁。当第一个线程获取锁并创建了实例后，后续线程获取锁时如果不进行第二次检查，就会再次创建实例，破坏单例的原则。

需要注意的地方主要有两点。一是要使用volatile关键字修饰单例实例变量。在 Java 中，没有volatile关键字时，编译器和处理器可能会对指令进行重排序。例如，在创建实例的过程中，可能会先分配内存空间，然后初始化对象，最后将引用赋值给实例变量。如果指令重排序，可能会出现引用已经赋值，但对象还没初始化完成的情况。这会导致其他线程获取到一个未完全初始化的实例，使用volatile可以避免这种情况，保证了变量的可见性和有序性。

二是这种模式的实现相对复杂，理解起来有一定难度。在简单的场景下，如果对性能要求不是特别高，可能使用简单的同步方法实现单例模式会更简洁明了。

单例模式中的构造函数为什么要设置为私有？

在单例模式中，将构造函数设置为私有主要有以下原因。

首先，这是为了防止外部类直接通过new关键字来创建单例类的多个实例。单例模式的核心要求是整个应用程序中只能有一个实例。如果构造函数是公共的，那么任何外部类都可以随意创建新的实例，这就违背了单例模式的初衷。

例如，假设有一个单例类Singleton，如果构造函数是公共的，那么可以在其他类中这样创建实例：Singleton instance1 = new Singleton();和Singleton instance2 = new Singleton();，这样就会产生多个实例。

其次，通过将构造函数私有，可以控制实例的创建过程。单例类自己可以在内部通过一个静态方法来创建唯一的实例，并且可以在这个过程中进行一些初始化操作，保证实例的正确性和唯一性。例如，在单例类的静态获取实例方法中，可以进行一些资源加载或者初始化配置等操作，然后再返回唯一的实例。这样，只有单例类自己能够决定何时以及如何创建实例，外部类无法干扰这个过程，从而确保了单例模式的实现。

模板方法模式中的抽象方法和钩子方法有什么区别？

在模板方法模式中，抽象方法和钩子方法有明显区别。

抽象方法是模板方法中必须由具体子类实现的方法，它是模板方法算法骨架中不可或缺的部分。这些抽象方法定义了模板方法中特定步骤的具体逻辑，不同的子类实现这些抽象方法来完成符合自身特点的操作。例如在一个数据处理模板中，抽象方法可能包括数据读取、数据转换等，不同的数据处理子类（如处理 CSV 文件、处理 XML 文件）对这些抽象方法有不同的实现，以此来满足各自的数据处理需求。

钩子方法则是一种可选择重写的方法。它在模板方法中起到一种灵活的控制或扩展作用。钩子方法通常有默认实现，在模板方法的执行过程中，根据钩子方法的返回值或者执行情况来决定是否执行某些步骤或者如何执行。比如在一个文件处理模板方法中，有一个钩子方法用于判断是否需要记录日志，默认情况下可能是不记录。但在某些特殊的子类中，如果需要详细的日志记录，可以重写这个钩子方法来改变其行为，使文件处理过程中能记录日志。与抽象方法不同，钩子方法不强制子类去重写，它只是为模板方法的执行提供了更多的灵活性和可扩展性。

责任链模式的原理和作用是什么？

责任链模式的原理是将请求的发送者和接收者解耦，让多个对象都有机会处理请求。它由抽象处理者和具体处理者构成，抽象处理者定义了处理请求的方法和设置下一个处理者的方法，具体处理者继承抽象处理者。

在具体处理者中，每个对象都有机会处理请求。当一个请求到达时，它会沿着这条链依次传递，直到有一个具体处理者能够处理这个请求为止。例如在一个员工请假审批系统中，请假天数不同需要不同级别的领导审批。基层领导、中层领导、高层领导都可以看作是具体处理者，请假请求会从基层领导开始传递，如果基层领导能处理（请假天数在其权限范围内）就处理，否则传递给中层领导，依此类推。

其作用主要有以下几点。一是提高了系统的灵活性，请求和处理者之间不再是硬编码的关系，新的处理者可以很容易地加入到责任链中。比如在上述审批系统中，如果增加一个新的审批层级，只需创建新的具体处理者并将其插入到责任链合适的位置。二是可以动态地改变处理者的顺序或者组合。不同的业务场景可能需要不同的处理顺序，通过调整责任链可以满足这种需求。三是将复杂的条件判断分散到各个具体处理者中，避免了在一个地方使用大量复杂的if - else语句来判断请求应该由谁处理，使得代码结构更加清晰，易于维护和扩展。

责任链模式中的纯责任链模式和不纯责任链模式有什么区别？

在责任链模式中，纯责任链模式和不纯责任链模式有如下区别。

纯责任链模式要求一个请求必须被某个具体处理者处理，而且一个请求在责任链中只能被一个处理者处理，不存在请求被多个处理者处理或者没有处理者处理的情况。例如在一个严格的订单处理系统中，订单的不同状态（下单、支付、发货等）分别由不同的处理模块处理，每个订单状态请求必然且只能被一个处理模块处理，处理完后不会再传递给其他处理模块。

不纯责任链模式则相对灵活。它允许一个请求在传递过程中被多个处理者处理，或者一个请求可能没有处理者处理。比如在一个客户投诉处理系统中，一个客户投诉可能先经过客服部门处理（记录投诉内容、初步安抚客户），然后再传递给技术部门（如果是技术问题）进一步处理，这里一个投诉被多个部门处理。又比如在一个日志过滤系统中，有些日志信息可能在整个责任链中都没有找到合适的处理者（没有匹配的过滤规则），这种情况也是被允许的。

备忘录模式中的原发器、备忘录和负责人分别有什么职责？

在备忘录模式中，原发器、备忘录和负责人各自有着重要的职责。

原发器是需要保存状态的对象，它负责创建备忘录和从备忘录恢复状态。原发器知道如何将自身的状态保存到备忘录中，它有对自身状态的完全访问权和控制权。例如在一个文本编辑软件中，文档对象是原发器，它包含文档的内容、格式等信息。当用户执行保存操作时，文档对象会将当前的内容和格式等状态信息提取出来，创建一个备忘录对象来存储这些信息。如果用户之后执行恢复操作，文档对象可以从备忘录中获取之前保存的状态信息，从而恢复到之前的状态。

备忘录是用于存储原发器状态的对象，它对原发器的状态进行封装。备忘录的内部结构是对原发器状态的一种表示，但外部对象不能直接访问备忘录的内部状态，只能通过原发器来访问。它的职责就是安全地保存原发器的状态，确保状态的完整性和一致性。在上述文本编辑软件的例子中，备忘录对象存储了文档的内容和格式等信息，它像是一个 “状态快照”，但不允许其他对象（除了原发器）随意修改其存储的状态。

负责人是用于存储备忘录的对象，它可以存储多个备忘录。负责人的主要职责是管理备忘录，但它不能修改备忘录的内容。在文本编辑软件中，负责人可以是历史记录管理对象，它负责保存用户在不同时间点创建的备忘录，以便用户可以根据需要恢复到之前的某个版本。负责人提供了一种方便的机制来存储和检索备忘录，使得原发器可以在合适的时候获取之前保存的状态。

外观模式如何降低系统的耦合度？

外观模式通过为复杂的子系统提供一个统一的、简单的接口来降低系统的耦合度。

复杂的子系统可能包含多个模块或组件，这些模块之间有复杂的交互关系。如果没有外观模式，客户端需要直接与子系统的各个模块交互，这就要求客户端了解子系统内部的细节，包括各个模块的功能、接口以及它们之间的调用关系。例如在一个计算机启动过程中，涉及到硬件自检、BIOS 加载、操作系统启动等多个复杂的操作，如果客户端（如用户操作界面）要直接控制这些操作，就需要深入了解每个操作对应的硬件和软件模块，这会使客户端和子系统的耦合度非常高。

而外观模式创建了一个外观类，这个外观类将子系统的复杂操作封装在内部。外观类知道如何和各个子系统模块进行交互，它提供了简单的方法供客户端调用。对于客户端来说，只需要与这个外观类交互，不需要了解子系统内部的复杂情况。在计算机启动的例子中，可以创建一个计算机启动外观类，其内部包含启动计算机的方法，这个方法会依次调用硬件自检、BIOS 加载、操作系统启动等子系统操作，但客户端只需要调用这个外观类的启动方法即可。

这样，子系统内部的变化不会影响到客户端，只要外观类提供的接口不变。同时，如果需要替换子系统或者对其内部进行修改，只要保证外观类与子系统的交互逻辑正确，客户端不需要做任何修改，从而有效地降低了客户端和子系统之间的耦合度，提高了系统的可维护性和可扩展性。

中介者模式是如何降低系统的耦合度的？

在没有中介者模式的情况下，系统中的各个对象之间可能存在复杂的相互依赖关系，形成一种网状结构。每个对象都需要知道其他多个对象的存在和接口，以便与它们进行交互。例如在一个多人在线聊天系统中，如果不使用中介者模式，每个用户（对象）都要知道其他所有用户的信息和通信方式，当一个用户发送消息时，需要直接将消息发送给其他每个用户，这就导致用户之间高度耦合。

而中介者模式通过引入一个中介者对象来改变这种情况。中介者模式将对象之间的多对多交互关系转变为对象与中介者之间的一对多关系。在聊天系统的例子中，聊天服务器就是中介者。用户只需要和聊天服务器交互，将消息发送给服务器，服务器负责根据消息的接收者信息将消息转发给相应的用户。

具体来说，中介者模式中的同事类（即相互之间需要交互的对象）之间不再直接通信。同事类持有中介者的引用，当有交互需求时，同事类通过调用中介者的方法来传递消息。中介者则维护着同事类之间的关系，并根据具体的业务逻辑来协调同事类之间的交互。

这样做有几个好处。首先，同事类不需要了解其他同事类的具体信息，只需要知道中介者的接口，这大大减少了每个同事类所需要维护的依赖关系数量。其次，当系统中的某个同事类发生变化时，比如增加新的功能或者修改了自身的接口，只要它与中介者之间的交互方式不变，其他同事类通常不需要修改。同理，当新的同事类加入系统时，只需要在中介者中进行相应的配置或修改，而不会影响到现有的其他同事类之间的关系。这种方式将原本分散在各个对象之间的交互逻辑集中到了中介者中，使得系统的结构更加清晰，耦合度大大降低，易于维护和扩展。