设计模式面试题（六）

1.什么是建造者模式

建造者模式（Builder Pattern）是一种创建型设计模式，它提供了一种构建复杂对象的最佳方式。这种模式允许你将一个复杂对象的构造过程分解成若干个简单的步骤，这样可以使最终对象的构建过程和表示方式分离，从而使相同的构建过程可以创建不同的表示。

建造者模式主要涉及以下四个角色：

1. 产品（Product）：被最终构建的复杂对象。
2. 建造者（Builder）：抽象接口，定义了创建产品各个部分的方法。
3. 具体建造者（Concrete Builder）：实现了Builder接口的实现类，提供构建产品的具体实现，定义并明确它所创建的表示，并提供一个检索产品的接口。
4. 指挥者（Director）：负责安排已有模块的顺序，然后告诉Builder开始构建，不涉及具体产品信息，只负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建。

建造者模式的主要优点包括：

• 封装性好：用户可以不知道产品内部组成的细节，将产品本身和产品的构建过程解耦，使得相同的构建过程可以创建不同的产品。
• 建造者独立，容易扩展：具体的建造者相互独立，对系统的扩展有利。
• 便于控制细节风险：由于具体的建造者是独立的，因此可以对建造过程逐步细化，而不对其他模块产生任何影响。

建造者模式适用于以下场景：

• 创建的对象复杂，由多个部分按照一定的步骤构成，而且对象的构建过程独立于创建该对象的类。
• 在构造方法中涉及到复杂的业务逻辑，难以一次性完成对象的构建。
• 当需要构建的对象需要有很多的设置项时，尤其是大多数设置项都有默认值时。

总之，建造者模式主要用于“分步骤构建一个复杂的对象”，在用户不知道对象的构建细节的情况下，可以更精细地控制对象的构建过程。

2.建造者模式的使用场景

建造者模式（Builder Pattern）是一种对象创建型模式，它主要用于创建一些复杂的对象，这些对象的内部构造过程通常包含多个组成部分的构造和装配，同时需要保证构造过程的稳定。该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。建造者模式的使用场景主要包括以下几点：

1. 复杂对象的创建：当需要构造的对象非常复杂，具有多个组成部分时，各部分的构造顺序可能不一，但每个部分的构造过程都非常复杂，此时适合使用建造者模式。

2. 构造过程需要被分步骤执行：如果一个对象的构造需要通过多个步骤来完成，并且每个步骤都需要对构造过程的细节进行精细控制，建造者模式提供了一种逐步构造对象的方法。

3. 创建对象的算法应独立于组成部分的组装方式：建造者模式允许将对象的构建算法与对象的部件以及组装方式解耦，使得相同的构建过程可以创建不同的产品。

4. 构建和表示分离：当构建复杂对象的算法应该独立于对象的组成部分以及它们的装配方式时，即我们希望在不改变对象的构造过程的前提下能够改变所构造的对象的内部表示。

5. 需要生成的对象具有复杂的内部结构：建造者模式可以逐步地构造对象，每一步处理对象的一个组成部分，这对于创建拥有复杂内部结构的对象特别有用。

6. 需要生成的对象属性相互依赖：建造者模式允许先构造部分属性，待对象的部分属性构造完成后，可以根据已构造的属性来决定后续属性的构造方式，适用于属性之间有依赖关系的情况。

举例来说，建造者模式经常应用于软件开发过程中的以下场景：

• 文档转换器，如将一个富文本文件转换为HTML、PDF或者Word格式。
• UI设计器，可以通过多个步骤来创建复杂的用户界面。
• SQL查询构造器，通过链式调用来构建复杂的SQL查询。
• 复杂对象的序列化与反序列化过程。

建造者模式的优点包括使得代码更加清晰、对象构建过程更加灵活、能够更好地控制对象的构造过程。缺点是可能会导致设计中引入许多额外的类和对象，增加了系统的复杂性。

3.什么是模板方法

模板方法模式是一种行为设计模式，用于定义一个操作中的算法的骨架，将一些步骤延迟到子类中实现。这样可以在不改变算法结构的前提下，重新定义算法的某些特定步骤。简单来说，模板方法模式在一个方法中定义一个算法的步骤，允许子类为一个或多个步骤提供实现。

主要角色

模板方法模式主要包含两个角色：

1. 抽象类（Abstract Class）：定义了一套算法框架和步骤，实现了算法中的公共步骤，以及一个或多个抽象方法供子类实现。
2. 具体类（Concrete Class）：继承自抽象类，实现抽象类中定义的一个或多个抽象方法，每个具体类都可以提供这些步骤的不同实现。

工作原理

• 模板方法：在抽象类中，定义了一个模板方法。这个方法由一系列的步骤组成，这些步骤可以是具体的步骤（在抽象类中直接实现）或抽象的步骤（延迟到子类中实现）。
• 具体实现：子类继承抽象类，并实现其抽象方法，提供一些步骤的具体实现。通过这种方式，子类可以在不改变算法结构的情况下，改变算法的某些特定部分。

优点

• 代码复用：模板方法模式在抽象类中实现了算法的步骤，使得子类可以不重复编写算法的代码。
• 扩展性好：通过在子类中实现抽象方法，可以使得相同的算法有不同的实现。
• 强制统一算法骨架：算法的框架和步骤的执行顺序由抽象类控制，子类无法改变这些。

适用场景

模板方法模式适用于以下场景：

• 多个类有相同的方法，而且逻辑相似时。可以使用模板方法模式将这些公共代码抽取到一个共同的父类中，避免代码重复。
• 需要控制子类扩展时。可以在模板方法中定义非抽象方法作为默认的行为，抽象方法由子类实现，这样就可以控制子类的行为。

总结来说，模板方法模式是通过抽象出算法的框架和执行步骤，让子类在不改变算法结构的情况下，对算法的某些特定步骤进行扩展和实现的一种设计模式。