面试题：Java多态在复杂设计模式下通用代码编写的深度剖析

1. 策略模式中Java多态实现通用代码编写

在策略模式中，首先定义一个策略接口，该接口声明了一系列相关行为的方法。例如，假设有一个计算折扣的策略模式，定义策略接口如下：

public interface DiscountStrategy {
    double calculateDiscount(double price);
}

然后创建具体的策略类实现这个接口，如：

public class PercentageDiscountStrategy implements DiscountStrategy {
    private double percentage;
    public PercentageDiscountStrategy(double percentage) {
        this.percentage = percentage;
    }
    @Override
    public double calculateDiscount(double price) {
        return price * (1 - percentage);
    }
}

public class FixedAmountDiscountStrategy implements DiscountStrategy {
    private double fixedAmount;
    public FixedAmountDiscountStrategy(double fixedAmount) {
        this.fixedAmount = fixedAmount;
    }
    @Override
    public double calculateDiscount(double price) {
        return price - fixedAmount;
    }
}

在使用策略模式的上下文类中，通过多态实现通用代码编写：

public class ShoppingCart {
    private DiscountStrategy discountStrategy;
    public ShoppingCart(DiscountStrategy discountStrategy) {
        this.discountStrategy = discountStrategy;
    }
    public double checkout(double totalPrice) {
        return discountStrategy.calculateDiscount(totalPrice);
    }
}

这里，ShoppingCart 类并不关心具体使用哪种折扣策略，只依赖于 DiscountStrategy 接口。这使得 ShoppingCart 类的代码可以通用，无论将来添加何种新的折扣策略，ShoppingCart 类都无需修改。

2. 不同策略类之间的多态关系

不同的策略类（如 PercentageDiscountStrategy 和 FixedAmountDiscountStrategy）都实现了同一个策略接口 DiscountStrategy。它们之间的多态关系体现在：在运行时，根据实际传入的具体策略类对象，ShoppingCart 类中的 discountStrategy 接口引用可以指向不同的具体策略类实例，从而调用不同的 calculateDiscount 实现。这种关系允许在不修改现有代码结构的情况下，灵活地切换和扩展策略。

3. 实际应用中通过多态优化代码实现通用架构

可维护性：当需要修改某种折扣计算逻辑时，只需要修改对应的具体策略类，不会影响其他策略类和上下文类。例如，如果要调整百分比折扣的计算方式，只在 PercentageDiscountStrategy 类中修改 calculateDiscount 方法即可。
可扩展性：添加新的折扣策略非常容易。只需创建一个新的类实现 DiscountStrategy 接口，并在需要使用的地方传入该新策略类的实例。例如，添加一个买一送一的折扣策略，创建 BuyOneGetOneFreeDiscountStrategy 类实现 DiscountStrategy 接口，然后在 ShoppingCart 实例化时传入该新策略对象。

4. 大型项目中使用多态编写通用代码面临的挑战及解决方案

挑战：
- 类数量膨胀：随着策略的不断增加，具体策略类的数量可能会变得庞大，导致代码管理和维护困难。
- 策略选择复杂：在大型项目中，如何根据不同的业务场景正确选择合适的策略可能变得复杂，尤其是当策略之间存在依赖或组合关系时。
- 性能问题：如果策略类中有复杂的初始化或计算逻辑，频繁创建和切换策略对象可能会带来性能开销。
解决方案：
- 类结构优化：可以对策略类进行分类，通过包结构或抽象基类来组织相关策略类，便于管理和查找。例如，将所有与价格相关的折扣策略放在一个包下。
- 策略工厂和配置管理：使用策略工厂模式来创建策略对象，并结合配置文件或数据库来管理策略的选择逻辑。这样可以将策略选择的复杂逻辑集中管理，便于维护和修改。例如，根据用户类型、商品类别等条件从配置文件中读取应使用的策略类名，通过策略工厂创建相应的策略对象。
- 策略缓存：对于频繁使用且初始化开销大的策略对象，可以使用缓存机制，避免重复创建。例如，使用 HashMap 来缓存已经创建的策略对象，下次需要使用时先从缓存中查找。

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面试题：Java多态在复杂设计模式下通用代码编写的深度剖析

知识考点

面试题答案

1. 策略模式中Java多态实现通用代码编写

2. 不同策略类之间的多态关系

3. 实际应用中通过多态优化代码实现通用架构

4. 大型项目中使用多态编写通用代码面临的挑战及解决方案