设计模式面试题（九）-CFANZ编程社区

1. 举一个用 Java 实现的装饰模式(decorator design pattern) ？它是作用于对象层次还是类层次？

装饰模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，它允许用户通过将对象放入包含行为的特殊封装对象中来为单个对象添加新的功能，而不是继承它们。这种模式创建了一个装饰者类，用来包装主类的一个实例。由于使用了组合而非继承，它提供了比继承更有弹性的扩展功能的方法。装饰模式主要作用于对象层次，而非类层次，允许在运行时动态地添加或修改对象的行为。

以下是一个简单的 Java 实现示例，展示如何使用装饰模式来扩展一个类的功能。我们将通过一个简单的例子，给文本消息添加不同的装饰（如括号、星号边框等）来演示：

首先，定义一个组件接口，表示可以动态添加行为的对象：

public interface Message {
    String getContent();
}

实现该接口的具体组件：

public class TextMessage implements Message {
    private String content;

    public TextMessage(String content) {
        this.content = content;
    }

    @Override
    public String getContent() {
        return content;
    }
}

接下来，创建一个抽象装饰者，它实现了组件接口并持有一个组件实例的引用：

public abstract class MessageDecorator implements Message {
    protected Message message;

    public MessageDecorator(Message message) {
        this.message = message;
    }
}

现在，我们可以创建具体的装饰者来扩展Message对象的行为：

public class BracketDecorator extends MessageDecorator {

    public BracketDecorator(Message message) {
        super(message);
    }

    @Override
    public String getContent() {
        return "[" + message.getContent() + "]";
    }
}

public class StarDecorator extends MessageDecorator {

    public StarDecorator(Message message) {
        super(message);
    }

    @Override
    public String getContent() {
        return "*" + message.getContent() + "*";
    }
}

使用装饰模式：

public class DecoratorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Message message = new TextMessage("Hello, World");
        Message decoratedMessage = new BracketDecorator(new StarDecorator(message));
        System.out.println(decoratedMessage.getContent());
        // 输出: *[Hello, World]*
    }
}

在这个例子中，TextMessage类是一个具体的组件，BracketDecorator和StarDecorator是装饰者，它们通过MessageDecorator类加入新的行为。这个模式将新功能添加到对象上，而不是整个类上，因此作用于对象层次。这样，您可以根据需要为对象动态添加任意多的装饰，提供极大的灵活性。

2. 设计一个 ATM 机，请说出你的设计思路

设计一个ATM机涉及到了软件设计的多个方面，包括用户界面、硬件交互、安全性、以及与银行系统的通讯。这里，我们可以通过面向对象的方法来思考这个问题，并应用一些设计模式以保持代码的可维护性和扩展性。我会从高层次的角度来描述设计思路，包括主要的组件和它们的职责。

1. 系统组件

用户界面（UI）组件：管理与用户的交互，包括输入PIN码、选择交易类型（取款、查询余额、存款等）、输入金额等。
认证管理器：负责验证用户的银行卡和PIN码。
交易管理器：负责执行用户的交易请求，如查询余额、存款、取款等。
硬件接口管理器：管理ATM机的硬件操作，包括吐卡、收卡、发钞、读取卡信息等。
网络通信管理器：负责与银行后端系统的通信，包括验证、执行交易等。
安全管理器：负责加密通信、监控异常行为、日志记录等安全相关的功能。

2. 设计模式的应用

状态模式（State Pattern）：ATM机的操作可以根据当前的状态（如等待插卡、PIN验证、选择交易、交易执行、等待取卡等）来改变其行为。状态模式允许ATM在不同状态间平滑过渡。
策略模式（Strategy Pattern）：用于定义一系列算法（例如不同的交易类型），使它们可以互换。这使得交易管理器可以根据用户选择的交易类型动态地改变其交易策略。
外观模式（Facade Pattern）：提供一个简化的接口到系统的更广泛的功能集合上。例如，外观模式可以用来简化与硬件接口管理器和网络通信管理器的交互。
代理模式（Proxy Pattern）：用于安全管理，代理模式可以在执行实际的操作前进行安全检查，如验证用户是否已经通过认证等。
工厂模式（Factory Pattern）：用于创建对象，特别是在系统需要根据不同情况创建不同类型的交易处理器或者消息对象时。