23 单例模式及31 组合模式作业答案

设计模式期末考试题及答案# 设计模式期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪个不是设计模式的分类？A. 创建型模式B. 结构型模式C. 行为型模式D. 功能型模式答案：D2. 单例模式属于哪种类型的设计模式？A. 创建型模式B. 结构型模式C. 行为型模式D. 并发型模式答案：A3. 装饰者模式主要用于解决什么问题？A. 对类的功能进行扩展B. 将对象组合成树形结构C. 将一个类的对象包装成另一个新类的对象D. 将类接口的实现部分委托给其他对象答案：A4. 观察者模式中，当被观察对象状态发生变化时，它将通知所有的什么？A. 观察者B. 参与者C. 订阅者D. 监听者答案：A5. 策略模式的意图是？A. 定义一系列的算法，把它们一个个封装起来，并使它们可互换B. 确保一个对象的引用在多个线程间是安全的C. 允许用户对某个对象的内部状态进行访问，而不允许修改D. 允许多个客户端通过一个共同的接口与一个对象交互，而这个对象却能在运行时切换其行为答案：A...（此处省略其他选择题）二、简答题（每题10分，共30分）1. 解释什么是工厂方法模式，并给出一个实际应用的例子。

答案：工厂方法模式是一种创建型设计模式，它定义了一个创建对象的接口，但让子类决定实例化哪一个类。

工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。

例如，在图形界面编程中，一个工厂类可以负责创建不同类型的按钮，如按钮工厂方法可以返回一个“圆形按钮”或“方形按钮”的实例。

2. 描述适配器模式的工作原理，并解释它在软件开发中的应用。

答案：适配器模式是一种结构型模式，它允许不兼容的接口之间进行通信。

它通过一个适配器类将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口。

在软件开发中，适配器模式常用于实现第三方库或遗留系统的接口，使得它们能够与现有的系统兼容。

3. 解释观察者模式的工作原理，并举例说明其在实际开发中的应用。

答案：观察者模式是一种行为型模式，它定义了对象间的一种一对多的依赖关系，使得当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并自动更新。

常见设计模式及应用场景设计模式是一种解决特定问题的经验总结，可以提高代码的可重用性、可读性和灵活性。

在软件开发过程中，常见的设计模式有23种，下面将对其中的几种常见的设计模式及其应用场景进行介绍。

1. 单例模式（Singleton Pattern）：单例模式用于限制一个类只能有一个实例，并提供一个全局访问点。

在需要频繁创建和销毁对象的场景下，可以使用单例模式来减少系统开销。

例如，在多线程环境下需要共享某个资源时，通过单例模式可以保证该资源只有一个实例。

2. 工厂模式（Factory Pattern）：工厂模式用于创建对象，把实例化对象的过程封装在一个工厂类中。

它解耦了对象的创建和使用，提高了代码的可扩展性。

例如，一个电商平台上有多种类型的商品，可以通过工厂模式根据用户的选择来创建相应类型的商品。

3. 观察者模式（Observer Pattern）：观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖它的对象都会得到通知并自动更新。

观察者模式适用于对象之间存在一种一对多的关系，并且对象之间需要保持一致。

例如，一个新闻发布系统中，当发布一条新闻时，系统需要通知所有订阅该新闻频道的用户。

4. 策略模式（Strategy Pattern）：策略模式定义了一系列可以互相替换的算法，并根据具体情况选择合适的算法。

使用策略模式可以避免使用大量的if-else语句，提高代码的可维护性和扩展性。

例如，在一个电商平台中，根据会员等级的不同，可以采用不同的折扣策略来计算商品的价格。

5. 适配器模式（Adapter Pattern）：适配器模式用于将两个不兼容的接口转换为可兼容的接口，使得不同的类可以协同工作。

适配器模式可以增强代码的复用性和灵活性。

例如，一个音频播放器只支持mp3格式的音乐文件，当我们需要播放其他格式的音乐文件时，可以使用适配器模式将不同格式的音乐文件转换为mp3格式。

6. 建造者模式（Builder Pattern）：建造者模式可以将创建复杂对象的过程与表示分离，使得同样的创建过程可以创建不同的表示。

java设计模式参考答案Java设计模式参考答案设计模式是软件开发中常用的一种解决问题的方法论，它提供了一套经过实践验证的解决方案，可以帮助开发人员更加高效地编写可维护、可扩展的代码。

在Java开发中，设计模式被广泛应用，它们能够提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。

本文将介绍一些常见的Java设计模式，并提供相应的参考答案。

一、单例模式单例模式是一种创建型模式，用于确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

在Java中，可以通过以下方式实现单例模式：```javapublic class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {// 私有构造方法}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton.class) {if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}}```上述代码使用双重检查锁定来实现线程安全的单例模式。

在getInstance()方法中，首先检查instance是否为空，如果为空，则进入同步块。

在同步块中，再次检查instance是否为空，如果为空，则创建一个新的实例。

这种方式可以避免多线程环境下创建多个实例的问题。

二、工厂模式工厂模式是一种创建型模式，用于将对象的创建与使用分离。

在Java中，可以通过以下方式实现工厂模式：```javapublic interface Product {void operation();}public class ConcreteProduct implements Product {@Overridepublic void operation() {// 具体产品的操作}}public interface Factory {Product createProduct();}public class ConcreteFactory implements Factory {@Overridepublic Product createProduct() {return new ConcreteProduct();}}```上述代码定义了一个Product接口和一个ConcreteProduct实现类，以及一个Factory接口和一个ConcreteFactory实现类。

23种设计模式及应用设计模式是指在软件设计过程中，针对常见问题的解决方案的经验总结。

它们提供了解决特定或常见问题的可重用方案，使得软件设计更加灵活、可扩展和可维护。

1. 创建型模式：- 单例模式：确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。

- 简单工厂模式：通过一个共同的接口创建不同的对象实例。

- 工厂方法模式：定义一个创建对象的接口，由子类决定具体创建哪个对象。

- 抽象工厂模式：提供一个创建一系列相关或互相依赖对象的接口。

- 建造者模式：将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

2. 结构型模式：- 适配器模式：将一个类的接口转换为客户端所期待的另一种接口。

- 桥接模式：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们可以独立变化。

- 组合模式：将对象组合成树形结构以表示"整体-部分"的层次结构。

- 装饰器模式：动态地给对象添加额外的功能，避免继承带来的类膨胀问题。

- 外观模式：为子系统中一组接口提供一个一致的界面。

3. 行为型模式：- 策略模式：定义一系列算法，将它们封装起来，并使它们可以相互替换。

- 观察者模式：定义对象之间的依赖关系，当对象状态改变时自动通知依赖方。

- 模板方法模式：定义一个操作中的算法骨架，将一些步骤延迟到子类中实现。

- 命令模式：将一个请求封装成一个对象，从而使您可以用不同的请求参数化客户端对象。

- 状态模式：允许对象在其内部状态改变时改变其行为。

4. J2EE模式：- MVC模式：将应用程序划分为三个核心组件：模型、视图和控制器。

- 业务代表模式：将对业务对象的访问和业务逻辑从表示层分离出来。

- 数据访问对象模式：用于将业务逻辑和数据访问逻辑分离。

- 前端控制器模式：通过一个单一的入口点来处理应用程序的所有请求。

- 传输对象模式：用于在客户端和服务器之间传输数据。

5. 并发模式：- 线程池模式：创建一组预先初始化的线程对象来处理任务。

GoF的23个经典设计模式以⽂本和思维导图的⽅式简明扼要的介绍了GoF的23个经典设计模式，可当成学习设计模式的⼀个⼩⼿册，偶尔看⼀下，说不定会对⼤师的思想精髓有新的领悟。

GoF(“四⼈帮”，⼜称Gang of Four，即Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson & John Vlissides)创建型模式(5个)：单例模式、原型模式、建造者模式、⼯⼚模式、抽象⼯⼚模式。

结构型模式(7个)：桥接模式、外观模式、组合模式、装饰模式、适配器模式、代理模式、享元模式。

⾏为型模式(11个)：迭代器模式、解释器模式、观察者模式、中介者模式、访问者模式、备忘录模式、状态模式、策略模式、模版⽅法模、命令模式、职责链模式式。

【创建型】Singleton（单例模式）：保证⼀个类仅有⼀个实例，并提供⼀个访问它的全局访问点。

Prototype（原型模式）：⽤原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这个原型来创建新的对象。

Builder（建造者模式）：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。

Factory Method(⼯⼚模式)：定义⼀个⽤于创建对象的接⼝，让⼦类决定将哪⼀个类实例化。

Factory Method使⼀个类的实例化延迟到其⼦类。

Abstract Factory（抽象⼯⼚模式）：提供⼀个创建⼀系列相关或相互依赖对象的接⼝，⽽⽆需指定它们具体的类。

【结构型】Bridge（桥接模式）：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独⽴地变化。

Facade（外观模式）：为⼦系统中的⼀组接⼝提供⼀个⼀致的界⾯， Facade模式定义了⼀个⾼层接⼝，这个接⼝使得这⼀⼦系统更加容易使⽤。

Composite(组合模式)：将对象组合成树形结构以表⽰“部分-整体”的层次结构。

它使得客户对单个对象和复合对象的使⽤具有⼀致性。

Decorator(装饰模式)：动态地给⼀个对象添加⼀些额外的职责。

23种设计模式设计模式主要三类型:创建型、结构型⾏型其创建型：⼀、Singleton单例模式：保证类实例并提供访问全局访问点⼆、Abstract Factory抽象⼯⼚：提供创建系列相关或相互依赖象接⼝须指定具体类三、Factory Method⼯⼚：定义⽤于创建象接⼝让类决定实例化哪类Factory Method使类实例化延迟类四、Builder建造模式：复杂象构建与表⽰相离使同构建程创建同表⽰五、Prototype原型模式：⽤原型实例指定创建象种类并且通拷贝些原型创建新象⾏型：六、Iterator迭代器模式：提供顺序访问聚合象各元素需要暴露该象内部表⽰七、Observer观察者模式：定义象间依赖关系象状态发改变所依赖于象都通知⾃更新⼋、Template Method模板：定义操作算⾻架些步骤延迟类TemplateMethod使类改变算结构即重定义该算某些特定步骤九、Command命令模式：请求封装象使⽤同请求客户进⾏参数化请求排队记录请求志及⽀持撤销操作⼗、State状态模式：允许象其内部状态改变改变⾏象看起似乎改变类⼗⼀、Strategy策略模式：定义系列算封装起并使互相替换本模式使算独⽴于使⽤客户⼗⼆、China of Responsibility职责链模式：使象都机处理请求避免请求送发者接收者间耦合关系⼗三、Mediator介者模式：⽤介象封装些列象交互⼗四、Visitor访问者模式：表⽰作⽤于某象结构各元素操作使改变各元素类前提定义作⽤于元素新操作⼗五、Interpreter解释器模式：给定语⾔定义⽂表⽰并定义解释器解释器使⽤该表⽰解释语⾔句⼗六、Memento备忘录模式：破坏象前提捕获象内部状态并该象外保存状态结构型：⼗七、Composite组合模式：象组合树形结构表⽰部整体关系Composite使⽤户单象组合象使⽤具致性⼗⼋、Facade外观模式：系统组接⼝提供致界⾯fa?ade提供⾼层接⼝接⼝使系统更容易使⽤⼗九、Proxy代理模式：其象提供种代理控制象访问⼆⼗、Adapter,适配器模式：类接⼝转换客户希望另外接⼝Adapter模式使原本由于接⼝兼容能起⼯作些类起⼯作⼆⼗⼀、Decrator装饰模式：态给象增加些额外职责增加功能说Decorator模式相⽐类更加灵⼆⼗⼆、Bridge桥模式：抽象部与实现部相离使独⽴变化⼆⼗三、Flyweight享元模式。

一、设计模式的分类总体来说设计模式分为三大类：创建型模式，共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

结构型模式，共七种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

行为型模式，共十一种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

其实还有两类：并发型模式和线程池模式。

用一个图片来整体描述一下：二、设计模式的六大原则1、开闭原则（Open Close Principle）开闭原则就是说对扩展开放，对修改关闭。

在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。

所以一句话概括就是：为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。

想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类，后面的具体设计中我们会提到这点。

2、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。

里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。

LSP是继承复用的基石，只有当衍生类可以替换掉基类，软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。

里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。

实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。

而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。

—— From Baidu 百科3、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）这个是开闭原则的基础，具体内容：真对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。

4、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）这个原则的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。

23种设计模式详解设计模式是指面向对象编程中，经过多次验证、被广泛接受的代码实现方法。

这些设计模式可以帮助开发者更快地解决问题，提高代码的可读性、可维护性、可扩展性。

目前，常用的设计模式有23种。

下面，我们来详细介绍一下这23种设计模式。

1. 单例模式(Singleton)单例模式是一种只允许生成一个实例的模式。

在实例化对象时，单例模式的生成过程比较特殊，需要先判断该类是否已经实例化过，如果已经实例化，则直接返回已有的实例对象，否则再进行实例化。

2. 工厂模式(Factory)工厂模式是一种生产对象实例的设计模式。

它将对象实例的生成过程封装在一个工厂类中，客户端需要对象时，只需要调用工厂类中对应的方法即可。

3. 抽象工厂模式(Abstract Factory)抽象工厂模式是一种扩展了工厂模式的模式。

它可以生成一系列相关或相互依赖的对象实例。

具体实现时，通常需要定义一个抽象工厂类和一些具体工厂类，来生产各种相关的对象实例。

4. 建造者模式(Builder)建造者模式是一种用于构建复杂对象的模式。

它将一个复杂对象的构建过程分解成多个简单的步骤，然后通过一个指挥者来管理这些步骤的执行，最终构建出一个复杂的对象。

5. 原型模式(Prototype)原型模式是一种通过复制已有对象来创建新对象的模式。

一般来说，系统中的对象包含大量相同或相似的部分，通过复制对象可以帮助我们节省生成对象的时间和资源。

6. 适配器模式(Adapter)适配器模式是一种将不兼容接口转换为兼容接口的模式。

具体实现时，需要定义一个适配器类，该类实现了客户端所期望的接口，而且还包装了原有不兼容的接口，使其能够兼容客户端期望的接口。

7. 桥接模式(Bridge)桥接模式是一种将抽象部分与其实现部分分离开来的模式。

具体实现时，需要定义抽象部分和实现部分的接口，然后定义一个桥接类，将抽象部分和实现部分联系起来。

8. 组合模式(Composite)组合模式是一种将具有相同属性和方法的对象组合成树形结构的模式。

Java 设计模式练习题及答案在学习Java设计模式时，练习题是非常重要的一部分。

通过练习题的实践，可以更好地理解和应用设计模式，提升自己的编程能力。

本文将介绍一些Java设计模式练习题，并提供相应的答案，希望能对读者在设计模式的学习和实践中有所帮助。

一、题目一：单例模式——懒汉式实现问题描述：请编写一个线程安全的懒汉式单例模式。

解答示例：```javapublic class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}public static synchronized Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}}```二、题目二：工厂模式——简单工厂实现问题描述：请使用简单工厂模式实现一个计算器，支持加减乘除四种运算。

解答示例：```javapublic class CalculatorFactory {public static Calculator createCalculator(String operator) {Calculator calculator = null;switch (operator) {case "+":calculator = new AddCalculator();break;case "-":calculator = new SubtractCalculator();break;case "*":calculator = new MultiplyCalculator();break;case "/":calculator = new DivideCalculator();break;}return calculator;}}public interface Calculator {double calculate(double num1, double num2);}public class AddCalculator implements Calculator {@Overridepublic double calculate(double num1, double num2) { return num1 + num2;}}public class SubtractCalculator implements Calculator { @Overridepublic double calculate(double num1, double num2) {return num1 - num2;}}// MultiplyCalculator和DivideCalculator类似，省略代码// 使用示例Calculator calculator = CalculatorFactory.createCalculator("+");double result = calculator.calculate(2, 3); // 结果为5```三、题目三：观察者模式问题描述：请设计一个简单的气象站系统，该系统需要实现以下功能：1. 可以添加观察者并实时更新气象数据；2. 当气象数据发生变化时，自动通知所有观察者进行更新。

23种常⽤的设计模式23种设计模式总体可以分为三类：⼀、创建型模式 ⼯⼚模式、抽象⼯⼚、单例模式、建造者模式、原型模式⼆、结构型模式 装饰器模式、适配器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式三、⾏为型模式 策略模式、观察者模式、模板⽅法模式、责任链模式、迭代⼦模式、备忘录模式、命令模式、访问者模式、中介者模式、状态模式、解释器模式下⾯主要介绍以上9种红⾊字体的设计模式。

（1）⼯⼚模式：定义⼀个创建对象的接⼝，让⼦类决定具体实例化哪⼀个对象。

public interface Sender{void sender();}public class SenderFactory{ //创建简单⼯⼚public Sender produce(String type){if(type.equals("mail")){return new MailSender();}else if(type.equals("msg")){return new MsgSender();}else{return null;}}}（2）抽象⼯⼚：为⼀组相关或相互依赖的对象提供⼀个接⼝，且⽆需指定他们的具体实现类。

//定义实现功能的接⼝public interface Sender{void sender();}//定义⽣产⼯⼚的接⼝,提供⼀个返回上⾯接⼝功能的⽅法，⽐如Senderpublic interface Provider{Sender produce();}//扩展发送邮件的实现类public class MailSenderFactory implements Provider{@OverrideSender produce(){return new MailSender();}}（3）单例模式：确保⼀个类只存在⼀个实例（介绍两种线程安全的单例模式）1.使⽤volatile关键字实现线程安全的单例模式public class SingletonInstance03 {private static volatile SingletonInstance03 singletonInstance03= null; //将这个变量定义为线程可见的private SingletonInstance03(){}public static SingletonInstance03 getInstance(){if(singletonInstance03 == null){//对这个实例加锁synchronized (singletonInstance03){if(singletonInstance03 == null){singletonInstance03 = new SingletonInstance03();}}}return singletonInstance03;}}2.使⽤内部类持有单例实例来实现线程安全的单例模式。