整理好了！2024年最常见 20 道设计模式面试题（六）

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十一、组合模式是如何用于树形结构的？

组合模式（Composite Pattern）是一种结构设计模式，它允许将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

组合模式的组成部分：

组件接口（Component Interface）：定义了操作方式，所有叶子对象和复合对象都必须实现这个接口。
抽象类（Abstract Class）：实现了组件接口，并为所有具体类提供一个统一的接口。它还定义了添加、删除和获取子组件的方法。
具体组件（Leaf）：实现组件接口，不包含子组件，是结构的叶节点。
复合组件（Composite）：实现组件接口，同时包含子组件，可以包含其他复合组件或具体组件。

组合模式如何用于树形结构：

定义组件接口：首先定义一个组件接口，它包含所有操作，比如add(), remove(), getChild(int)等。
实现具体组件：创建具体组件类，实现组件接口。这些类代表树结构中的叶节点，不包含子节点。
实现复合组件：创建复合组件类，它也实现组件接口，但同时管理一组子组件。它可以包含其他复合组件或具体组件。
客户端代码：客户端代码通过组件接口与对象交互，可以对单个对象或树结构中的组合对象执行相同的操作。
遍历树结构：使用组合模式，可以很容易地遍历树结构，无论是访问叶子节点还是组合节点。

组合模式的优点：

透明性：客户端代码可以一致地处理单个对象和组合对象，不需要知道它们之间的区别。
灵活性：可以轻松地添加新的组件类型，而不需要修改现有代码。
扩展性：可以扩展树结构，添加新的子组件或组合组件，而不影响其他部分。
安全性：组合模式隐藏了树结构的具体实现，提供了一个安全的接口。

应用场景：

当需要表示对象的“部分-整体”层次结构时。
当希望客户端忽略组合对象与单个对象的不同，统一对待它们时。
当需要能够操作整个组合结构或其中的单个对象时。

示例：

假设我们有一个文件系统，其中包含文件和文件夹。文件夹可以包含其他文件夹和文件。使用组合模式，我们可以这样实现：

// 组件接口
interface Component {void add(Component component);void remove(Component component);Component getChild(int index);void operation();
}// 具体组件（文件）
class File implements Component {private String name;public File(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void add(Component component) {throw new UnsupportedOperationException();}@Overridepublic void remove(Component component) {throw new UnsupportedOperationException();}@Overridepublic Component getChild(int index) {throw new UnsupportedOperationException();}@Overridepublic void operation() {System.out.println("File: " + name);}
}// 复合组件（文件夹）
class Folder implements Component {private String name;private List<Component> children = new ArrayList<>();public Folder(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void add(Component component) {children.add(component);}@Overridepublic void remove(Component component) {children.remove(component);}@Overridepublic Component getChild(int index) {return children.get(index);}@Overridepublic void operation() {System.out.println("Folder: " + name);for (Component child : children) {child.operation();}}
}// 客户端代码
Folder root = new Folder("root");
Folder docs = new Folder("documents");
File doc1 = new File("document1.txt");root.add(docs);
docs.add(doc1);// 遍历文件系统
root.operation();

通过这种方式，组合模式允许我们以统一的方式处理文件和文件夹，无论它们是单独的文件还是文件夹中的文件。这使得文件系统的遍历和管理变得更加简单和灵活。

十二、状态模式和策略模式有什么区别？

状态模式（State Pattern）和策略模式（Strategy Pattern）都是行为设计模式，它们用于不同的场景和解决不同的问题。下面详细比较这两种模式的区别：

状态模式（State Pattern）

目的：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。
使用场景：当一个对象的行为取决于它的状态，并且它的状态值在运行时改变时。
实现方式：通过定义一系列的状态类，每个状态类实现相同的接口或继承自同一个抽象类，并且包含状态特定的行为。
优点：封装了转换规则，使得状态转换逻辑与使用状态的对象分离，易于扩展新的状态。
缺点：可能导致系统中状态类的数量增多，每个状态类都需要实现所有的行为。

策略模式（Strategy Pattern）

目的：定义一系列算法，把它们一个个封装起来，并使它们可互换。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户。
使用场景：当需要在运行时选择使用不同的算法或行为时。
实现方式：通过定义一个策略接口或抽象类，不同的具体策略类实现这个接口或继承自这个抽象类，然后在运行时根据需要选择使用哪一个策略。
优点：算法可以独立于使用它们的客户端变化，易于扩展新的算法。
缺点：客户端必须知道所有策略类的存在，这可能会导致客户端与策略类的耦合度较高。

主要区别：

关注点：
- 状态模式关注的是对象状态的变化以及状态变化对对象行为的影响。
- 策略模式关注的是算法或行为的变化，以及在运行时选择不同的算法或行为。
使用目的：
- 状态模式用于根据对象的当前状态来改变其行为。
- 策略模式用于在运行时根据不同的策略来改变对象的行为。
实现结构：
- 状态模式通常包含一个上下文类，该类维护一个状态对象的引用，并且所有的状态类都实现同一个接口或继承自同一个抽象类。
- 策略模式通常包含一个上下文类，该类维护一个策略对象的引用，并且所有的策略类都实现同一个策略接口或继承自同一个策略抽象类。
扩展性：
- 在状态模式中，添加新的状态可能需要修改上下文类，以包含新状态的逻辑。
- 在策略模式中，添加新的策略通常不需要修改上下文类，只需要实现新的策略类并在运行时使用。
耦合度：
- 状态模式中，上下文类与具体状态类的耦合度较高，因为上下文类需要引用具体的状态类。
- 策略模式中，上下文类与具体策略类的耦合度较低，因为上下文类只引用策略接口。
应用范围：
- 状态模式适用于状态依赖的行为变化，如权限管理、订单状态管理等。
- 策略模式适用于算法或行为的多样性，如排序算法的选择、支付方式的选择等。