設(shè)計(jì)模式實(shí)驗(yàn)三

實(shí)驗(yàn)3創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2每組人數(shù)：1實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：3（1：基礎(chǔ)性2：綜合性3：設(shè)計(jì)性4：研究性）實(shí)驗(yàn)要求：1（1：必修2：選修3：其它）實(shí)驗(yàn)類(lèi)別：3（1：基礎(chǔ)2：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)3：專(zhuān)業(yè)4：其它）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．熟練使用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)；2．熟練使用PowerDesigner和任意一種面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言實(shí)現(xiàn)幾種常見(jiàn)的創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，包括簡(jiǎn)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(shè)計(jì)模式的模式動(dòng)機(jī)，掌握模式結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)如何使用代碼實(shí)現(xiàn)這些模式。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．在某圖形庫(kù)API中提供了多種矢量圖模板，用戶(hù)可以基于這些矢量圖創(chuàng)建不同的顯示圖形，圖形庫(kù)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的初始類(lèi)圖如下所示：在該圖形庫(kù)中，每個(gè)圖形類(lèi)（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(shè)置邊框顏色，fill()方法用于給圖形設(shè)置填充顏色，setSize()方法用于設(shè)置圖形的大小，display()方法用于顯示圖形?？蛻?hù)類(lèi)(Client)在使用該圖形庫(kù)時(shí)發(fā)現(xiàn)存在如下問(wèn)題：=1\*GB3①由于在創(chuàng)建窗口時(shí)每次只需要使用圖形庫(kù)中的一種圖形，因此在更換圖形時(shí)需要修改客戶(hù)類(lèi)源代碼；=2\*GB3②在圖形庫(kù)中增加并使用新的圖形時(shí)需要修改客戶(hù)類(lèi)源代碼；=3\*GB3③客戶(hù)類(lèi)在每次使用圖形對(duì)象之前需要先創(chuàng)建圖形對(duì)象，有些圖形的創(chuàng)建過(guò)程較為復(fù)雜，導(dǎo)致客戶(hù)類(lèi)代碼冗長(zhǎng)且難以維護(hù)?，F(xiàn)需要根據(jù)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)，要求如下：=1\*GB3①隔離圖形的創(chuàng)建和使用，將圖形的創(chuàng)建過(guò)程封裝在專(zhuān)門(mén)的類(lèi)中，客戶(hù)類(lèi)在使用圖形時(shí)無(wú)須直接創(chuàng)建圖形對(duì)象，甚至不需要關(guān)心具體圖形類(lèi)類(lèi)名；=2\*GB3②客戶(hù)類(lèi)能夠方便地更換圖形或使用新增圖形，無(wú)須針對(duì)具體圖形類(lèi)編程，符合開(kāi)閉原則。繪制重構(gòu)之后的類(lèi)圖并說(shuō)明在重構(gòu)過(guò)程中所運(yùn)用的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則。2．使用簡(jiǎn)單工廠模式設(shè)計(jì)一個(gè)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(lèi)，每個(gè)幾何圖形均具有繪制Draw()和擦除Erase()兩個(gè)方法，要求在繪制不支持的幾何圖形時(shí)，拋出一個(gè)UnsupportedShapeException異常，繪制類(lèi)圖并編程模擬實(shí)現(xiàn)。3.現(xiàn)需要設(shè)計(jì)一個(gè)程序來(lái)讀取多種不同類(lèi)型的圖片格式，針對(duì)每一種圖片格式都設(shè)計(jì)一個(gè)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(duì)象通過(guò)圖片讀取器工廠ImageReaderFactory來(lái)創(chuàng)建，ImageReaderFactory是一個(gè)抽象類(lèi)，用于定義創(chuàng)建圖片讀取器的工廠方法，其子類(lèi)GifReaderFactory和JpgReaderFactory用于創(chuàng)建具體的圖片讀取器對(duì)象。試使用工廠方法模式設(shè)計(jì)該程序，繪制類(lèi)圖并編程模擬實(shí)現(xiàn)。需充分考慮系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。4.某軟件公司欲開(kāi)發(fā)一套界面皮膚庫(kù)，可以對(duì)桌面軟件進(jìn)行界面美化。不同的皮膚將提供視覺(jué)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(kù)需要具備良好的靈活性和可擴(kuò)展性，用戶(hù)可以自由選擇不同的皮膚，開(kāi)發(fā)人員可以在不修改既有代碼的基礎(chǔ)上增加新的皮膚。試使用抽象工廠模式設(shè)計(jì)該皮膚庫(kù)，繪制類(lèi)圖并編程模擬實(shí)現(xiàn)。5.使用單例模式的思想實(shí)現(xiàn)多例模式，確保系統(tǒng)中某個(gè)類(lèi)的對(duì)象只能存在有限個(gè)，例如兩個(gè)或三個(gè)，設(shè)計(jì)并編寫(xiě)代碼實(shí)現(xiàn)一個(gè)多例類(lèi)。使用單例模式設(shè)計(jì)一個(gè)多文檔窗口（注：在JavaAWT/Swing開(kāi)發(fā)中可使用JDesktopPane和JInternalFrame來(lái)實(shí)現(xiàn)），要求在主窗體中某個(gè)內(nèi)部子窗體只能實(shí)例化一次，即只能彈出一個(gè)相同的子窗體，如下圖所示，編程實(shí)現(xiàn)該功能。（注：用C#或C++實(shí)現(xiàn)類(lèi)似功能也可以）三、實(shí)驗(yàn)要求1.選擇合適的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)，正確無(wú)誤地繪制重構(gòu)之后的類(lèi)圖；2.結(jié)合實(shí)例，正確無(wú)誤地繪制簡(jiǎn)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(yǔ)言實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式和單例模式實(shí)例，代碼運(yùn)行正確無(wú)誤。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.選擇合適的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)，使用PowerDesigner繪制重構(gòu)之后的類(lèi)圖；2.結(jié)合實(shí)例，使用PowerDesigner繪制簡(jiǎn)單工廠模式實(shí)例結(jié)構(gòu)圖并用面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言實(shí)現(xiàn)該模式實(shí)例；3.結(jié)合實(shí)例，使用PowerDesigner繪制工廠方法模式實(shí)例結(jié)構(gòu)圖并用面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言實(shí)現(xiàn)該模式實(shí)例；4.結(jié)合實(shí)例，使用PowerDesigner繪制抽象工廠模式實(shí)例結(jié)構(gòu)圖并用面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言實(shí)現(xiàn)該模式實(shí)例；5.結(jié)合實(shí)例，使用PowerDesigner繪制多例模式實(shí)例結(jié)構(gòu)圖并用面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言實(shí)現(xiàn)該模式實(shí)例；6.結(jié)合實(shí)例，使用PowerDesigner繪制單例模式實(shí)例結(jié)構(gòu)圖并用面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言實(shí)現(xiàn)該模式實(shí)例。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.重構(gòu)之后的類(lèi)圖： 重構(gòu)過(guò)程中所使用的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則及簡(jiǎn)要說(shuō)明：開(kāi)閉原則：創(chuàng)建新圖形只要新加入圖形工廠和對(duì)應(yīng)圖形類(lèi)，不修改源代碼。依賴(lài)倒轉(zhuǎn)原則：針對(duì)接口編程。單一職責(zé)原則：每個(gè)工廠只生產(chǎn)對(duì)應(yīng)圖形。類(lèi)圖： 實(shí)現(xiàn)代碼：avapublicinterfaceImageReader{ publicvoidreadImage();}publicclassJpgReaderimplementsImageReader{ publicvoidreadImage(){ "readjgpimage"); }}publicclassGifReaderimplementsImageReader{ publicvoidreadImage(){ "readgifimage"); }}publicinterfaceImageReaderFactory{ publicImageReaderproduceImageReader();}publicclassJpgReaderFactoryimplementsImageReaderFactory{ publicImageReaderproduceImageReader(){ "jpgreader"); returnnewJpgReader(); }}publicclassGifReaderFactoryimplementsImageReaderFactory{ publicImageReaderproduceImageReader(){ "gifreader"); returnnewGifReader(); }}publicclassClient{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){}}類(lèi)圖：實(shí)現(xiàn)代碼：

publicinterfaceAbstractButton{}publicclassGreenButtonimplementsAbstractButton{ publicvoidaction(){ "greenbutton"); } }publicclassBlueButtonimplementsAbstractButton{ publicvoidaction(){ "bluebutton"); }}publicinterfaceAbstractTextbox{ publicvoidaction();}publicclassGreenTextboximplementsAbstractTextbox{ publicvoidaction(){ "greentextbox"); }}publicclassBlueTextboximplementsAbstractTextbox{ publicvoidaction(){ "bluetextbox"); }}publicinterfaceAbstractComboBox{ publicvoidaction();}publicclassGreenComboBoximplementsAbstractComboBox{ publicvoidaction(){ "greencombobox"); }}publicclassBlueComboBoximplementsAbstractComboBox{ publicvoidaction(){ "bluecombobox"); }}publicinterfaceSkinFactory{ publicAbstractButtoncreateButton(); publicAbstractTextboxcreateTextbox(); publicAbstractComboBoxcreateComboBox();}publicclassSpringSkinFactoryimplementsSkinFactory{ publicAbstractButtoncreateButton(){ "生產(chǎn)greenbutton"); returnnewGreenButton(); } publicAbstractTextboxcreateTextbox(){ "生產(chǎn)greentextbox"); returnnewGreenTextbox(); } publicAbstractComboBoxcreateComboBox(){ "生產(chǎn)greencombobox"); returnnewGreenComboBox(); }}publicclassSummerSkinFactoryimplementsSkinFactory{ publicAbstractButtoncreateButton(){ "生產(chǎn)bluebutton"); returnnewBlueButton(); } publicAbstractTextboxcreateTextbox(){ "生產(chǎn)bluetextbox"); returnnewBlueTextbox(); } publicAbstractComboBoxcreateComboBox(){ "生產(chǎn)bluecombobox"); returnnewBlueComboBox(); }}publicclassClient{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){}} 類(lèi)圖： 實(shí)現(xiàn)代碼：publicclassCompute{privatestaticCompute[]instance;privateCompute(){}publicstaticComputegetInstance(intnumber){if(number<=0)"請(qǐng)輸入大于0的整數(shù)");if==0){for(inti=0,i<number,i++){ Instance[i]=newSingleton();}}intx=(int)()*number);Inty=x+1; "調(diào)用第y臺(tái)電腦"); returninstance[x];}} 類(lèi)圖： 實(shí)現(xiàn)代碼：packagetest;importclassJInternalFrame1extendsJInternalFrame{ privatestaticJInternalFrame1JIF1=null; privateJInternalFrame1(Stringname,booleanb1,booleanb2,booleanb3,booleanb4){ super(name,b1,b2,b3,b4); } publicstaticJInternalFrame1getJInternalFrame1(Stringname,booleanb1,booleanb2,booleanb3,booleanb4){ if(JIF1==null) JIF1=newJInternalFrame1(name,b1,b2,b3,b4); returnJIF1; }}packagetest;importclassJInternalFrameDemoextendsJFrameimplementsActionListener{ privatestaticJInternalFrame1internalFrame; ContainercontentPane=(); publicJInternalFrameDe