設計模式實驗三

1、實驗3 創(chuàng)建型設計模式實驗實驗學時： 2 每組人數(shù)： 1 實驗類型： 3 （1：基礎性 2：綜合性 3：設計性 4：研究性）實驗要求： 1 （1：必修 2：選修 3：其它）實驗類別： 3 （1：基礎 2：專業(yè)基礎 3：專業(yè) 4：其它）一、實驗目的1熟練使用面向?qū)ο笤O計原則對系統(tǒng)進行重構(gòu)；2熟練使用PowerDesigner和任意一種面向?qū)ο缶幊陶Z言實現(xiàn)幾種常見的創(chuàng)建型設計模式，包括簡單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式和單例模式，理解每一種設計模式的模式動機，掌握模式結(jié)構(gòu)，學習如何使用代碼實現(xiàn)這些模式。二、實驗內(nèi)容1在某圖形庫API中提供了多種矢量圖模板，用戶可以基于這些矢量圖創(chuàng)建不同的顯示

2、圖形，圖形庫設計人員設計的初始類圖如下所示：在該圖形庫中，每個圖形類（如Circle、Triangle等）的init()方法用于初始化所創(chuàng)建的圖形， setColor()方法用于給圖形設置邊框顏色，fill()方法用于給圖形設置填充顏色，setSize()方法用于設置圖形的大小，display()方法用于顯示圖形?？蛻纛?Client)在使用該圖形庫時發(fā)現(xiàn)存在如下問題： 由于在創(chuàng)建窗口時每次只需要使用圖形庫中的一種圖形，因此在更換圖形時需要修改客戶類源代碼； 在圖形庫中增加并使用新的圖形時需要修改客戶類源代碼； 客戶類在每次使用圖形對象之前需要先創(chuàng)建圖形對象，有些圖形的創(chuàng)建過程較為復雜，導致客

3、戶類代碼冗長且難以維護?，F(xiàn)需要根據(jù)面向?qū)ο笤O計原則對該系統(tǒng)進行重構(gòu)，要求如下： 隔離圖形的創(chuàng)建和使用，將圖形的創(chuàng)建過程封裝在專門的類中，客戶類在使用圖形時無須直接創(chuàng)建圖形對象，甚至不需要關(guān)心具體圖形類類名； 客戶類能夠方便地更換圖形或使用新增圖形，無須針對具體圖形類編程，符合開閉原則。繪制重構(gòu)之后的類圖并說明在重構(gòu)過程中所運用的面向?qū)ο笤O計原則。2使用簡單工廠模式設計一個可以創(chuàng)建不同幾何形狀(Shape)，如圓形(Circle)、矩形(Rectangle)和三角形(Triangle)等的繪圖工具類，每個幾何圖形均具有繪制Draw()和擦除Erase()兩個方法，要求在繪制不支持的幾何圖形時，拋

4、出一個UnsupportedShapeException異常，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。3. 現(xiàn)需要設計一個程序來讀取多種不同類型的圖片格式，針對每一種圖片格式都設計一個圖片讀取器(ImageReader)，如GIF圖片讀取器(GifReader)用于讀取GIF格式的圖片、JPG圖片讀取器(JpgReader)用于讀取JPG格式的圖片。圖片讀取器對象通過圖片讀取器工廠ImageReaderFactory來創(chuàng)建，ImageReaderFactory是一個抽象類，用于定義創(chuàng)建圖片讀取器的工廠方法，其子類GifReaderFactory和JpgReaderFactory用于創(chuàng)建具體的圖片讀取器對象。試

5、使用工廠方法模式設計該程序，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。需充分考慮系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。4. 某軟件公司欲開發(fā)一套界面皮膚庫，可以對桌面軟件進行界面美化。不同的皮膚將提供視覺效果不同的按鈕、文本框、組合框等界面元素，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：該皮膚庫需要具備良好的靈活性和可擴展性，用戶可以自由選擇不同的皮膚，開發(fā)人員可以在不修改既有代碼的基礎上增加新的皮膚。試使用抽象工廠模式設計該皮膚庫，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。5. 使用單例模式的思想實現(xiàn)多例模式，確保系統(tǒng)中某個類的對象只能存在有限個，例如兩個或三個，設計并編寫代碼實現(xiàn)一個多例類。6. 使用單例模式設計一個多文檔窗口（注：在Java AWT/Swing

6、開發(fā)中可使用JDesktopPane和JInternalFrame來實現(xiàn)），要求在主窗體中某個內(nèi)部子窗體只能實例化一次，即只能彈出一個相同的子窗體，如下圖所示，編程實現(xiàn)該功能。（注：用C#或C+實現(xiàn)類似功能也可以）三、實驗要求1. 選擇合適的面向?qū)ο笤O計原則對系統(tǒng)進行重構(gòu)，正確無誤地繪制重構(gòu)之后的類圖；2. 結(jié)合實例，正確無誤地繪制簡單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式和單例模式的模式結(jié)構(gòu)圖；3. 使用任意一種面向?qū)ο缶幊陶Z言實現(xiàn)簡單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式和單例模式實例，代碼運行正確無誤。四、實驗步驟1. 選擇合適的面向?qū)ο笤O計原則對系統(tǒng)進行重構(gòu)，使用PowerDesigner

7、繪制重構(gòu)之后的類圖；2. 結(jié)合實例，使用PowerDesigner繪制簡單工廠模式實例結(jié)構(gòu)圖并用面向?qū)ο缶幊陶Z言實現(xiàn)該模式實例；3. 結(jié)合實例，使用PowerDesigner繪制工廠方法模式實例結(jié)構(gòu)圖并用面向?qū)ο缶幊陶Z言實現(xiàn)該模式實例；4. 結(jié)合實例，使用PowerDesigner繪制抽象工廠模式實例結(jié)構(gòu)圖并用面向?qū)ο缶幊陶Z言實現(xiàn)該模式實例；5. 結(jié)合實例，使用PowerDesigner繪制多例模式實例結(jié)構(gòu)圖并用面向?qū)ο缶幊陶Z言實現(xiàn)該模式實例；6. 結(jié)合實例，使用PowerDesigner繪制單例模式實例結(jié)構(gòu)圖并用面向?qū)ο缶幊陶Z言實現(xiàn)該模式實例。五、實驗結(jié)果1. 重構(gòu)之后的類圖：重構(gòu)過程中所使

8、用的面向?qū)ο笤O計原則及簡要說明：a. 開閉原則：創(chuàng)建新圖形只要新加入圖形工廠和對應圖形類，不修改源代碼。b. 依賴倒轉(zhuǎn)原則：針對接口編程。c. 單一職責原則：每個工廠只生產(chǎn)對應圖形。2. 類圖：實現(xiàn)代碼：/代碼顏色使用黑色，字體使用Times New Roman或Arial，字號為五號，如abstract class ShapeShape.javapublic interface Shape void draw(); void erase();Rectangle.javapublic class Rectangle implements Shape public void draw() Sys

9、tem.out.println("draw Rectangle"); public void erase() System.out.println("erase Rectangle"); Circle.javapublic class Circle implements Shape public void draw() System.out.println("draw Circle"); public void erase() System.out.println("erase Cir

10、cle"); Triangle.javapublic class Triangle implements Shape public void draw() System.out.println("draw Triangle"); public void erase() System.out.println("erase Triangle"); ShapeFactory.javapublic class ShapeFactory public static Shape produceShape(S

11、tring shape) throws UnsupportedShapeException if (shape.equals("Circle")     System.out.println("Circle");     return new Circle; else if(shape.equals("Triangle") System.out.println("Triangl

12、e");     return new Triangle; else if(shape.equals("Rectangle") System.out.println("Rectangle");     return new Rectangle; else      throw new UnsupportedShapeException( 

13、UnsupportedShapeException use); Client.javapublic class Client public static void main(String args) UnsupportedShapeException.javapublic class UnsupportedShapeException extends Exception public UnsupportedShapeException() System.out.println("繪制圖形異常，請確認輸入圖形。"); 3. 類圖：實現(xiàn)代碼：ImageReader .javap

14、ublic interface ImageReader public void readImage();JpgReader.javapublic class JpgReader implements ImageReader public void readImage()System.out.println("read jgp image");GifReader.javapublic class GifReader implements ImageReader public void readImage()System.out.println("read gif i

15、mage");ImageReaderFactory.javapublic interface ImageReaderFactory public ImageReader produceImageReader();JpgReaderFactory.javapublic class JpgReaderFactory implements ImageReaderFactory public ImageReader produceImageReader()System.out.println("jpg reader");return new JpgReader();Gif

16、ReaderFactory.javapublic class GifReaderFactory implements ImageReaderFactory public ImageReader produceImageReader()System.out.println("gif reader");return new GifReader();Client.javapublic class Client public static void main(String args) 4. 類圖：實現(xiàn)代碼：AbstractButton.javapublic interface Ab

17、stractButton GreenButton.javapublic class GreenButton implements AbstractButton public void action()System.out.println("green button");BlueButton.javapublic class BlueButton implements AbstractButton public void action() System.out.println("blue button");AbstractTextbox.javapubli

18、c interface AbstractTextboxpublic void action();GreenTextbox.javapublic class GreenTextbox implements AbstractTextbox public void action() System.out.println("green textbox");BlueTextbox.javapublic class BlueTextbox implements AbstractTextbox public void action() System.out.println("b

19、lue textbox");AbstractComboBox.javapublic interface AbstractComboBox public void action();GreenComboBox.javapublic class GreenComboBox implements AbstractComboBox public void action() System.out.println("green combo box");BlueComboBox.javapublic class BlueComboBox implements AbstractC

20、omboBox public void action() System.out.println("blue combo box");SkinFactory.javapublic interface SkinFactory public AbstractButton createButton();public AbstractTextbox createTextbox();public AbstractComboBox createComboBox();SpringSkinFactory.javapublic class SpringSkinFactory implement

21、s SkinFactory public AbstractButton createButton() System.out.println("生產(chǎn)green button");return new GreenButton();public AbstractTextbox createTextbox() System.out.println("生產(chǎn)green textbox");return new GreenTextbox();public AbstractComboBox createComboBox() System.out.println(&quo

22、t;生產(chǎn)green combo box");return new GreenComboBox();SummerSkinFactory.javapublic class SummerSkinFactory implements SkinFactory public AbstractButton createButton() System.out.println("生產(chǎn) blue button");return new BlueButton();public AbstractTextbox createTextbox() System.out.println(&quo

23、t;生產(chǎn) blue textbox");return new BlueTextbox();public AbstractComboBox createComboBox() System.out.println("生產(chǎn) blue combo box");return new BlueComboBox();Client.javapublic class Client public static void main(String args) 5. 類圖：實現(xiàn)代碼：public class Compute private static Compute instance;

24、private Compute() public static Compute getInstance(int number) if(number <= 0) System.out.println("請輸入大于0的整數(shù)"); if(instance.length = 0) for(int i = 0, i < number, i+) Instancei=new Singleton(); int x = (int)(Math.random() * number); Int y = x + 1; System.out.println("調(diào)用第y臺電腦&qu

25、ot;); return instancex; 6. 類圖：實現(xiàn)代碼：JInternalFrame1.javapackage test;import javax.swing.JInternalFrame;public class JInternalFrame1 extends JInternalFrameprivate static JInternalFrame1 JIF1 = null;private JInternalFrame1(String name, boolean b1, boolean b2, boolean b3, boolean b4)super(name, b1, b2,

26、b3, b4);public static JInternalFrame1 getJInternalFrame1(String name, boolean b1, boolean b2, boolean b3, boolean b4)if(JIF1 = null)JIF1 = new JInternalFrame1(name, b1, b2, b3, b4);return JIF1;JInternalFrameDemo.javapackage test;import java.awt.BorderLayout;import java.awt.Container;import java.awt.

27、Dimension;import java.awt.event.ActionEvent;import java.awt.event.ActionListener;import java.awt.event.WindowAdapter;import java.awt.event.WindowEvent;import javax.swing.JButton;import javax.swing.JDesktopPane;import javax.swing.JFrame;import javax.swing.JInternalFrame;import javax.swing.JTextArea;public class JInternalFrameDemo extends JFrame implements ActionListener private static JInternalFrame1 internalFrame;Container contentPane = this.getCon