持续总结中！2024年面试必问 20 道设计模式面试题（四）

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七、观察者模式（Observer Pattern）是如何工作的？

观察者模式（Observer Pattern），又称为发布-订阅模式，是一种行为设计模式，它定义了对象间的一种一对多的依赖关系，使得当一个对象状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。这种模式通常用于实现分布式事件处理系统。

观察者模式的主要组件：

主题（Subject）：
- 主题是观察者模式的核心，它维护了一组观察者对象的引用，并提供接口用于注册（attach）、移除（detach）和通知（notify）观察者。
观察者（Observer）：
- 观察者是一个接口，定义了观察者对象必须实现的更新接口，以便在主题状态改变时得到通知。
具体主题（ConcreteSubject）：
- 具体主题实现了主题接口，存储状态信息，并提供方法供观察者注册和移除自己。当状态发生改变时，它会自动通知所有注册的观察者。
具体观察者（ConcreteObserver）：
- 具体观察者实现了观察者接口，根据主题的当前状态更新自己的状态。通常包含一个指向具体主题的引用，但这个引用不是必需的，取决于具体的实现。
客户端（Client）：
- 客户端代码创建并配置了具体主题和具体观察者，将观察者注册到主题上，并触发事件以演示观察者模式的工作。

观察者模式的工作原理：

注册观察者：具体观察者对象通过调用具体主题的注册方法将自己注册为观察者。
状态变更：当具体主题的状态发生变化时，它会调用所有注册观察者的更新方法。
通知观察者：具体主题通过调用观察者的更新方法来通知它们状态已经改变，通常传递一些必要的信息，如变化的状态本身或一个事件对象。
更新状态：具体观察者接收到通知后，根据传递的信息更新自己的状态。

示例代码（Java）：

// 观察者接口
interface Observer {void update(String message);
}// 主题接口
interface Subject {void registerObserver(Observer o);void removeObserver(Observer o);void notifyObservers();
}// 具体主题
class ConcreteSubject implements Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();private String state;public void registerObserver(Observer o) {observers.add(o);}public void removeObserver(Observer o) {observers.remove(o);}public void notifyObservers() {for (Observer observer : observers) {observer.update(state);}}public void setState(String state) {this.state = state;notifyObservers();}
}// 具体观察者
class ConcreteObserver implements Observer {private ConcreteSubject subject;public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject) {this.subject = subject;subject.registerObserver(this);}@Overridepublic void update(String message) {System.out.println("Received update: " + message);}
}// 客户端代码
public class ObserverPatternDemo {public static void main(String[] args) {ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();new ConcreteObserver(subject); // 注册观察者subject.setState("State 1"); // 状态变更，通知观察者subject.setState("State 2"); // 再次状态变更}
}

在这个示例中，ConcreteSubject是具体主题，它维护了一个观察者列表，并在状态变化时通知所有观察者。ConcreteObserver是具体观察者，实现了Observer接口，并在接收到更新时打印消息。客户端代码创建了主题和观察者，并演示了状态更新和观察者注册的过程。

观察者模式使得对象间的耦合度降低，当一个对象的状态变化时，依赖于它的对象会自动更新，而无需直接调用这些对象的方法。这使得系统更加灵活和易于维护。

八、装饰器模式（Decorator Pattern）和适配器模式有何不同？

装饰器模式（Decorator Pattern）和适配器模式（Adapter Pattern）虽然都是结构型设计模式，但它们解决的问题和设计目的是不同的。以下是两种模式的主要区别：

目的不同：

适配器模式 主要用于使不兼容的接口能够一起工作。它通常用于将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口，从而让原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以协同工作。
装饰器模式 主要用于动态地给一个对象添加额外的职责。它允许用户在不修改原始对象的基础上，通过添加装饰类来扩展对象的功能。

结构不同：

适配器模式 包含以下角色：
- 目标接口（Target）：希望适配的接口。
- 适配者（Adaptee）：需要适配的类。
- 适配器（Adapter）：通过在内部包装一个适配者对象，把源接口转换成目标接口。
装饰者模式 包含以下角色：
- 抽象组件（Component）：定义了被装饰接口。
- 具体组件（ConcreteComponent）：实现了抽象组件的具体类。
- 抽象装饰者（Decorator）：抽象类，实现了装饰接口，并持有一个装饰接口的引用。
- 具体装饰者（ConcreteDecorator）：实现抽象装饰者，添加额外的职责。

使用场景不同：

适配器模式 常用于以下场景：
- 需要将一个已有的类集成到一个新系统中，但接口不兼容。
- 需要复用一些已有的类，但这些类的接口与新系统的接口不一致。
装饰者模式 常用于以下场景：
- 需要动态地给对象添加职责，同时希望避免使用继承带来的耦合。
- 需要通过一种灵活的方式来扩展对象的功能，同时保持对象的开放封闭原则。

行为不同：

适配器模式 通常只关注于接口的转换，不涉及对象功能的扩展。
装饰者模式 允许通过多个装饰者的嵌套使用，来逐步添加多个职责，形成一种链式结构。

示例：

适配器模式示例：假设有一个第三方音乐播放器类ThirdPartyMusicPlayer，它有一个playMusic()方法。你的系统需要一个play()方法的接口。可以创建一个适配器MusicPlayerAdapter，它实现了play()方法，内部调用ThirdPartyMusicPlayer的playMusic()方法。
装饰者模式示例：假设有一个Coffee类，有一个cost()方法返回咖啡的价格。为了添加如加糖、加牛奶等额外服务，可以创建一个装饰者CoffeeDecorator，它持有一个Coffee对象的引用，并在调用cost()方法时添加额外的费用。