面试题：Java装饰器模式与其他设计模式的对比及在高并发环境下的应用

相同点

设计目的：装饰器模式、代理模式和策略模式都遵循“开闭原则”，即对扩展开放，对修改关闭。它们都通过一定方式在不修改原有代码的基础上增加新功能。
结构特点：三种模式都涉及到对象的组合，通过组合方式关联不同对象，而非继承。

不同点

装饰器模式
- 意图：向一个现有的对象添加新功能，同时又不改变其结构。动态地给一个对象添加一些额外的职责，就增加功能来说，装饰器模式比生成子类更为灵活。
- 结构：有一个抽象组件类，具体组件类实现该抽象组件，装饰器类也实现抽象组件并持有抽象组件的引用。多个装饰器可以层层嵌套对组件进行装饰。
- 应用场景：比如Java I/O流，BufferedInputStream 可以装饰 FileInputStream，给文件输入流增加缓冲功能。
代理模式
- 意图：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。代理对象起到中介作用，可在访问真实对象前后做一些处理，如权限控制、远程调用等。
- 结构：有抽象主题、真实主题和代理主题。代理主题持有真实主题的引用，并通过调用真实主题的方法实现功能，同时可以在前后添加额外逻辑。
- 应用场景：在远程方法调用中，客户端通过代理对象访问远程服务，代理对象负责处理网络连接等细节。
策略模式
- 意图：定义一系列算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可相互替换。使得算法可独立于使用它的客户而变化。
- 结构：有一个抽象策略类，具体策略类实现该抽象策略。上下文类持有一个抽象策略的引用，通过组合方式使用不同的具体策略。
- 应用场景：支付方式的选择，如支付宝支付、微信支付等不同支付策略可通过策略模式实现，在上下文类中根据用户选择调用不同支付策略。

在高并发Web应用中结合装饰器模式和线程安全机制

动态功能增强 假设核心业务逻辑是处理用户请求的服务类 UserRequestService。

// 抽象组件
interface RequestService {
    void processRequest();
}

// 具体组件
class UserRequestService implements RequestService {
    @Override
    public void processRequest() {
        // 核心业务逻辑，如处理用户请求，查询数据库等
        System.out.println("Processing user request...");
    }
}

// 装饰器抽象类
abstract class RequestServiceDecorator implements RequestService {
    protected RequestService requestService;

    public RequestServiceDecorator(RequestService requestService) {
        this.requestService = requestService;
    }

    @Override
    public void processRequest() {
        requestService.processRequest();
    }
}

// 日志记录装饰器
class LoggingDecorator extends RequestServiceDecorator {
    public LoggingDecorator(RequestService requestService) {
        super(requestService);
    }

    @Override
    public void processRequest() {
        System.out.println("Logging start...");
        super.processRequest();
        System.out.println("Logging end...");
    }
}

// 性能监控装饰器
class PerformanceMonitoringDecorator extends RequestServiceDecorator {
    public PerformanceMonitoringDecorator(RequestService requestService) {
        super(requestService);
    }

    @Override
    public void processRequest() {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        super.processRequest();
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Performance monitoring: time taken = " + (endTime - startTime) + "ms");
    }
}

线程安全机制结合 可以使用 java.util.concurrent.locks.Lock 接口来保证线程安全。

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

// 线程安全装饰器
class ThreadSafeDecorator extends RequestServiceDecorator {
    private static final Lock lock = new ReentrantLock();

    public ThreadSafeDecorator(RequestService requestService) {
        super(requestService);
    }

    @Override
    public void processRequest() {
        lock.lock();
        try {
            super.processRequest();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

使用示例

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        RequestService userService = new UserRequestService();
        userService = new ThreadSafeDecorator(userService);
        userService = new LoggingDecorator(userService);
        userService = new PerformanceMonitoringDecorator(userService);

        // 模拟高并发调用
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> userService.processRequest()).start();
        }
    }
}

通过上述方式，在高并发Web应用中，利用装饰器模式动态地给核心业务逻辑添加功能，如日志记录、性能监控等，同时通过线程安全装饰器（使用 Lock 机制）保证在高并发环境下系统的性能和稳定性。

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面试题：Java装饰器模式与其他设计模式的对比及在高并发环境下的应用

知识考点

面试题答案

相同点

不同点

在高并发Web应用中结合装饰器模式和线程安全机制