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面试题:Java结构型设计模式在大型分布式系统中的优化实践

在一个大型Java分布式电商系统中,涉及商品展示、订单处理、用户管理等多个模块。请结合结构型设计模式(如组合模式、桥接模式等),谈谈如何对系统进行优化以提高可扩展性、可维护性和性能。要求分析每个模式应用在哪些具体模块以及会带来怎样的好处,并给出关键代码示例或伪代码。
40.6万 热度难度
编程语言Java

知识考点

AI 面试

面试题答案

一键面试

组合模式

  1. 应用模块:商品展示模块中,商品可能存在层级结构,如商品分类下有子分类,子分类下再有具体商品。可将商品分类和商品视为组合结构中的对象。
  2. 好处
    • 提高可扩展性:方便新增商品分类或商品,只需按照组合模式的结构添加新节点即可。
    • 增强可维护性:对于整个商品层级结构的操作(如遍历展示)可以统一处理,代码更简洁易维护。
  3. 关键代码示例
// 抽象组件
abstract class Component {
    protected String name;
    public Component(String name) {
        this.name = name;
    }
    public abstract void display();
}

// 叶子节点(具体商品)
class Leaf extends Component {
    public Leaf(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("商品: " + name);
    }
}

// 组合节点(商品分类)
class Composite extends Component {
    private List<Component> children = new ArrayList<>();
    public Composite(String name) {
        super(name);
    }
    public void add(Component component) {
        children.add(component);
    }
    public void remove(Component component) {
        children.remove(component);
    }
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("商品分类: " + name);
        for (Component child : children) {
            child.display();
        }
    }
}

桥接模式

  1. 应用模块:订单处理模块中,订单可能有不同的支付方式(如支付宝、微信支付)以及不同的订单类型(如普通订单、团购订单)。可以将支付方式和订单类型分离,用桥接模式连接。
  2. 好处
    • 提高可扩展性:当新增支付方式或订单类型时,不需要修改现有类的结构,只需新增对应的实现类。
    • 增强可维护性:支付方式和订单类型的变化相互独立,代码结构更清晰,便于维护。
  3. 关键代码示例
// 抽象化角色
abstract class Order {
    protected Payment payment;
    public Order(Payment payment) {
        this.payment = payment;
    }
    public abstract void processOrder();
}

// 扩充抽象化角色(普通订单)
class NormalOrder extends Order {
    public NormalOrder(Payment payment) {
        super(payment);
    }
    @Override
    public void processOrder() {
        System.out.println("处理普通订单,使用");
        payment.pay();
    }
}

// 实现化角色
interface Payment {
    void pay();
}

// 具体实现化角色(支付宝支付)
class AlipayPayment implements Payment {
    @Override
    public void pay() {
        System.out.println("支付宝支付");
    }
}

其他结构型模式可应用场景及好处(以装饰器模式为例)

  1. 应用模块:用户管理模块中,可能需要对用户权限进行动态添加或移除。例如,普通用户可以动态获得管理员权限的一些功能。
  2. 好处
    • 提高可扩展性:方便为用户动态添加或移除权限,符合开闭原则。
    • 增强可维护性:权限管理逻辑与用户核心逻辑分离,使得代码更易于理解和维护。
  3. 关键代码示例
// 抽象组件(用户)
abstract class User {
    public abstract void showPermissions();
}

// 具体组件(普通用户)
class NormalUser extends User {
    @Override
    public void showPermissions() {
        System.out.println("普通用户权限");
    }
}

// 抽象装饰器
abstract class UserDecorator extends User {
    protected User decoratedUser;
    public UserDecorator(User decoratedUser) {
        this.decoratedUser = decoratedUser;
    }
}

// 具体装饰器(添加管理员权限)
class AdminPrivilegeDecorator extends UserDecorator {
    public AdminPrivilegeDecorator(User decoratedUser) {
        super(decoratedUser);
    }
    @Override
    public void showPermissions() {
        decoratedUser.showPermissions();
        System.out.println("额外的管理员权限");
    }
}