Уровень 37. Ответы на вопросы к собеседованию по теме уровня

Паттерны проектирования — это устоявшиеся удачные решения самых распространнёх проблем, возникающих при проектировании и разработке программ или их частей.

Singleton, Factory, Abstract Factory, Template method, Strategy, Pool, Adapter, Proxy, Bridge, MVC.

Когда нужно, чтобы в программе существовал только один экземпляр какого-то класса, то применяют паттерн Singleton. Он выглядит так (lazy initialization):

clas Singleton {
	private Singleton instance;
	
	private Singleton() {}
	
	public static Singletot getInstance() {
		if (instance == null)
			instance = new Singleton();
		return instance;
	}
}

Чтобы сделать его потокобезопасным, можно добавить к методу getInstance() модификатор synchronized. Но это будет не самым лучшим решением (зато самым простым). Гораздно лучшее решение — это написать метод getInstance таким образом (double-checked locking):

	public static synchronized Singleton getInstance() {
		if (instance == null)
			synchronized(Singleton.class) {
				instance = new Singleton();
			}
		return instance;
	}

Паттерн Factory — это порождающий паттерн. Он позволяет создавать объекты по требованию (например, при определённых условиях). Выглядит это так:

class Factory{
	public static Object1 getObject1() {
		return new Object1();
	}

	public static Object2 getObject2() {
		return new Object2();
	}

	public static Object3 getObject3() {
		return new Object3();
	}
}

Также существует разновидность этого паттерна под названием FactoryMethod. Согласно этому паттерну, в одном методе создаются разные объекты, в завимости от поступающих входных данных (значений параметров). Все эти объекты должны иметь общего предка (или один общий реализуемый интерфейс). Выглядит он так:

class FactoryMethod {
	public enum TypeObject {
		TYPE1,
		TYPE2,
		TYPE3
	}

	public static CommonClass getObject(TypeObject type) {
		switch(type) {
			case TYPE1:
				return new Object1();
			case TYPE2:
				return new Object2();
			case TYPE3:
				return new Object3();
			default:
				return null;
		}
	}
}

Классы Object1, Object2 и Object3 наследуются от класса CommonClass.

Паттерн Abstract Factory — это также порождающий шаблон проектирования. Согласно этому паттерну, создаётся некоторая абстрактная фабрика, служащая шаблоном для нескольких конкретных фабрик. Можно привести такой пример:

class Human {}

class Boy extends Human {}
class TeenBoy extends Human {}
class Man extends Human {}
class OldMan extends Human {}

class Girl extends Human {}
class TeenGirl extends Human {}
class Woman extends Human {}
class OldWoman extends Human {}

interface AbstractFactory {
	Human getPerson(int age);
}

class FactoryMale implements AbstractFactory {
	public Human getPerson(int age) {
		if (age < 12)
			return new Boy();
		if (age >= 12 && age <= 20)
			return new TeenBoy();
		if (age > 20 && age < 60)
			return new Man();
		return new OldMan();
	}
}

сlass FactoryFemale implements AbstractFactory {
	public Human getPerson(int age) {
		if (age < 12)
			return new Girl();
		if (age >= 12 && age <= 20)
			return new TeenGirl();
		if (age > 20 && age < 60)
			return new Woman();
		return new OldWoman();
	}
}

Паттерн Adapter — это структурный паттерн. Его реализация позволяет использовать объект одного типа там, где требуется объект другого типа (обычно это абстрактные типы). Пример реализации этого паттерна:

interface TotalTime {
	int getTotalSeconds();
}
interface Time {
	int getHours();
	int getMinutes();
	int getSeconds();
}

class TimeAdapter extends TotalTime {
	private Time time;
	public TimeAdapter(Time time) {
		this.time = time;
	}
	public int getTotalTime() {
		return time.getSeconds + time.getMinutes * 60 + time.getHours * 60 * 60;
	}
}

class TotalTimeAdapter extends Time {
	private TotalTime totalTime;
	public TotalTimeAdapter(TotalTime totalTime) {
		this.totalTime = totalTime;
	}

	public int getSeconds() {
		return totalTime % 60;
	}

	public int getMinutes() {
		return (totalTime / 60) % 60;
	}

	public int getHours() {
		return totaltime/ (60 * 60) ;
	}
}

class Main {
	public static void main(String[] args) {
		Time time = new Time() {
			public int getSeconds() {
				return LocalTime.now().getSecond();
			}

			public int getMinutes() {
				return LocalTime.now().getMinute();
			}

			public int getHours() {
				return LocalTime.now().getHour() ;
			}
		};

		TotalTime totalTime = new TimeAdapter(time);
		System.out.println(totalTime.getTotalSeconds());

		TotalTime totalTime2 = new TotalTime() {
			public int getTotalSeconds() {
				LocalTime currTime = LocalTime.now();
				return currTime.getSecond() + currTime.getMinute * 60 + currTime.getHour * 60 * 60;
			}
		};

		Time time2 = new TotalTimeAdapter(totalTime2);
		System.out.println(time2.getHours + ":" + time2.getMinutes() + ":" + time2.getSeconds());
	}
}

При реализации паттерна Wrapper создаётся класс, который оборачивает исходный класс и реализует тот же интерфейс, который реализует исходный класс. Таким образом, это позволяет расширить функциональность исходного класса и использовать новый класс там, где ожидается использование исходного класса. Это отличается от реализации паттерна Adapter тем, что в данном случае используется один интерфейс (тот же, что есть у исходного класса). В паттерне Adapter же используется два интерфейса, и класс, который оборачивает экземпяр исходного класса, реализует совсем другой инферфейс, не интерфейс исходного класса.

Паттерн Proxy — это структурный паттерн проектирования. Он нужен для того, чтобы контролировать доступ к какому-то объекту. Для этого пишется класс по типу "обёртка", то есть внутрь класса передаётся исходный объект, реализующий некий интерфейс, сам класс тоже реализует этот интерфейс, и в каждом методе этого класса вызывается похожий метод у исходного объекта. Реализация того же интерфейса, что и у исходного объекта, позволяет подменить исходный объект прокси-объектом. Также это позволяет, не меняя исходного объекта, "навешивать" на его методы какую-то специальную дополнительную функциональность (например, логирование, проверка прав доступа, кэширование и т.д.). Пример:

interface Bank { 
	void setUserMoney(User user, double money);
	double getUserMoney(User user);
}

class CitiBank implements Bank { //оригинальный класс
	public void setUserMoney(User user, double money) {
		UserDAO.update(user,money);
	}

	public double getUserMoney(User user) {
		UserDAO.getUserMoney(user);
	}
}

class SecurityProxyBank implements Bank {
	private Bank bank;

	public SecurityProxyBank(Bank bank) {
		this.bank = bank;
	}
	
	public void setUserMoney(User user, double money) {
		if (!SecurityManager.authorize(user,BankAccounts.Manager)
			throw new SecurityException("User can't change money value");

		UserDAO.update(user,money);
	}

	public double getUserMoney(User user) {
		if (!SecurityManager.authorize(user,BankAccounts.Manager)
			throw new SecurityException("User can't get money value");

		UserDAO.getUserMoney(user);
	}

Итератор — это специальный внутренний объект коллекции, который позволяет последовательно перебирать элементы этой коллекций. Этот объект должен реализовывать интерфейс Iterator<E>, либо ListIterator<E> (для списков). Также, для того, чтобы перебирать элементы коллекции, коллекция должна поддерживать интерфейс Iterable<E>. Интерфейс Iterable<E> содержит всего один метод — iterator(), который позволяет извне получить доступ к итератору коллекции.

Интерфейс Iterator<E> содержит следующие методы:

• boolean hasNext() — проверяет, есть ли в коллекции ещё какой-то элемент

• E next() — позволяет получить очередной элемент коллекции (после получения элемента, внутренний курсор итератора передвигается на следующий элемент коллекции)

• void remove() — удаляет текущий элемент из коллекции

Интерфейс же ListIterator<E> содержит такие методы:

• boolean hasNext() — проверяет, существуют ли ещё один элемент в коллекции (следующий за текущим)

• E next() — возвращает очередной элемент коллекции (и передвигает внутренний курсок итератора на следующий элемент)

• int nextIndex() — возвращает индекс следующего элемента

• void set(E e) — устанавливает значение текущего элемента void add(E e). Добавляет элемент в конец списка.

• boolean hasPrevious() — проверяет, существует ли какой-то элемент в коллекции перед данным элементом

• E previous() — возвращает текущий элемент коллекции и переводит курсор на предыдущий элемент коллекции

• int previousIndex — возвращает индекс предыдущего элемента коллекции

• void remove() — удаляет текущий элемент коллекции

• void add(E e) — добавляет элемент e после текущего элемента коллекции

Класс Arrays — это утилитарный класс, предназначенный для разнообразных манипуляций с массивами. В этом классе есть методы превращения массива в список, поиска по массиву, копирования массива, сравнения массивов, получения хешкода массива, представление массива в виде строки и др.

Класс Collections — это утилитарный класс для работы с коллекциями. В этом классе есть методы добавления элементов в коллекцию, наполнения коллекции элементами, поиска по коллекции, копировании коллекции, сравнения коллекции, нахождения максимального и минимального элементов коллекции, а также методы получения специфический модификаций коллекций известных типов (например, можно получить потокобезопасную коллекции или неизменяемую коллекцию с одним элементом).