P2實驗二設(shè)計模式實驗一

1、實驗二 設(shè)計模式實驗一一、實驗?zāi)康氖炀毷褂妹嫦驅(qū)ο笤O(shè)計原則對系統(tǒng)進行重構(gòu)；熟練使用PowerDesigner和任意一種面向?qū)ο缶幊陶Z言實現(xiàn)幾種常見的設(shè)計模式，包括簡單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、適配器模式、橋接模式和組合模式，理解每一種設(shè)計模式的模式動機，掌握模式結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)如何使用代碼實現(xiàn)這些模式，并學(xué)會分析這些模式的使用效果。二、實驗內(nèi)容使用面向?qū)ο笤O(shè)計原則對系統(tǒng)進行重構(gòu)；使用PowerDesigner和任意一種面向?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、單例模式、適配器模式、橋接模式和組合模式，包括根據(jù)實例繪制模式結(jié)構(gòu)圖、編寫模式實例模擬實現(xiàn)代碼，運行

2、并測試所編寫代碼。(1) 面向?qū)ο笤O(shè)計原則在某圖形庫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)建不同的顯示圖形，圖形庫設(shè)計人員設(shè)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(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

3、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(fù)雜，導(dǎo)致客戶類代碼冗長且難以維護。現(xiàn)需要根據(jù)面向?qū)ο笤O(shè)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(shè)計原則。(2) 簡單工廠模式使用簡單工廠模式設(shè)計一個可以創(chuàng)建不同幾何形狀(Shape)，如圓形(Circle)、矩形(Rectangle)和三

4、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，拋出一個UnsupportedShapeException異常，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。(3) 工廠方法模式現(xiàn)需要設(shè)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(shè)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

5、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。試使用工廠方法模式設(shè)計該程序，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。(4) 抽象工廠模式某軟件公司欲開發(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(chǔ)上增加新的皮膚。試使用抽象工廠模式設(shè)計該皮膚庫，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。(5) 單例模式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

6、的對象只能存在有限個，例如兩個或三個，設(shè)計并編寫代碼實現(xiàn)一個多例類。(6) 單例模式使用單例模式設(shè)計一個多文檔窗口（注：在Java AWT/Swing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）(7) 適配器模式現(xiàn)有一個接口DataOperation定義了排序方法sort(int) 和查找方法search(int, int)，已知類QuickSort的quickSort(int)方法實現(xiàn)了快速排序算法，類BinarySearc

7、h 的binarySearch (int, int)方法實現(xiàn)了二分查找算法?，F(xiàn)使用適配器模式設(shè)計一個系統(tǒng)，在不修改源代碼的情況下將類QuickSort和類BinarySearch的方法適配到DataOperation接口中。繪制類圖并編程實現(xiàn)。（要求實現(xiàn)快速排序和二分查找）(8) 適配器模式Windows Media Player和RealPlayer是兩種常用的媒體播放器，它們的API結(jié)構(gòu)和調(diào)用方法存在區(qū)別。現(xiàn)在你的應(yīng)用程序需要支持這兩種播放器API，而且在將來可能還需要支持新的媒體播放器，請問如何設(shè)計該應(yīng)用程序？選擇一種合適的設(shè)計模式，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。(9) 橋接模式某軟件公司欲開

8、發(fā)一個跨平臺圖像瀏覽系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)能夠顯示BMP、JPG、GIF、PNG等多種格式的文件，并且能夠在Windows、Linux、Unix等多個操作系統(tǒng)上運行。系統(tǒng)首先將各種格式的文件解析為像素矩陣(Matrix)，然后將像素矩陣顯示在屏幕上，在不同的操作系統(tǒng)中可以調(diào)用不同的繪制函數(shù)來繪制像素矩陣。系統(tǒng)需具有較好的擴展性，以便在將來支持新的文件格式和操作系統(tǒng)。試使用橋接模式設(shè)計該跨平臺圖像瀏覽系統(tǒng)，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。(10) 組合模式某教育機構(gòu)組織結(jié)構(gòu)如下圖所示：在該教育機構(gòu)的OA系統(tǒng)中可以給各級辦公室下發(fā)公文，現(xiàn)采用組合模式設(shè)計該機構(gòu)的組織結(jié)構(gòu)，繪制相應(yīng)的類圖并編程模擬實現(xiàn)，在客戶端代

9、碼中模擬下發(fā)公文。三、實驗要求1. 選擇合適的面向?qū)ο笤O(shè)計原則對系統(tǒng)進行重構(gòu)，正確無誤繪制重構(gòu)之后的類圖；2. 正確無誤繪制簡單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、適配器模式、橋接模式和組合模式實例的模式結(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、單例模式、適配器模式、橋接模式和組合模式實例，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(shè)計原則對系統(tǒng)進行重構(gòu)，使用PowerDesigner繪制重構(gòu)之后的類圖；2. 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. 使用PowerDe

10、signer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. 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. 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；6. 使用PowerDesigner繪制適配器模式結(jié)構(gòu)圖并用面向?qū)ο缶幊陶Z言實現(xiàn)該模式；7. 使用PowerDesigner繪制橋接模式結(jié)構(gòu)圖并用面向?qū)ο缶幊陶Z言實現(xiàn)該模式；8. 使用PowerDesigner繪制組合模式結(jié)構(gòu)圖并用面向?qū)ο缶幊陶Z言實現(xiàn)該模式。五、實驗報告要求1. 提供重構(gòu)之后的類圖，簡要說明重構(gòu)過程中所運用的面向?qū)?/p>

11、象設(shè)計原則；2. 提供簡單工廠模式實例結(jié)構(gòu)圖及實現(xiàn)代碼；3. 提供工廠方法模式實例結(jié)構(gòu)圖及實現(xiàn)代碼；4. 提供抽象工廠模式實例結(jié)構(gòu)圖及實現(xiàn)代碼；5. 提供單例模式實例結(jié)構(gòu)圖及實現(xiàn)代碼；6. 提供適配器模式實例結(jié)構(gòu)圖及實現(xiàn)代碼；7. 提供橋接模式實例結(jié)構(gòu)圖及實現(xiàn)代碼；8. 提供組合模式實例結(jié)構(gòu)圖及實現(xiàn)代碼；9. 注意調(diào)整類圖中文字的字體及字號，注意圖的整體布局和圖的大小，避免使用交叉線，注意代碼字體和顏色，代碼字體需一致，顏色需統(tǒng)一；10. 認(rèn)真寫好實驗總結(jié)；11. 提交電子版實驗報告，格式為“學(xué)號-姓名-實驗2.doc”，如“060102-張三-實驗2.doc”，所有材料（包括類圖和源代碼）均

12、放在一個Word文件中，格式為doc或docx，不需要提交PowerDeigner所保存的oom模型，也無須單獨提交源代碼。CENTRAL SOUTH UNIVERSITY軟件體系結(jié)構(gòu)實驗報告實驗名稱 基本數(shù)據(jù)類型和運算 學(xué)生姓名 張三 學(xué)生學(xué)號 12345678 專業(yè)班級 軟件工程1101班 指導(dǎo)教師 李四 完成時間 2011年10月1日 實驗二 設(shè)計模式實驗一一、實驗?zāi)康氖炀毷褂妹嫦驅(qū)ο笤O(shè)計原則對系統(tǒng)進行重構(gòu)；熟練使用PowerDesigner和任意一種面向?qū)ο缶幊陶Z言實現(xiàn)幾種常見的設(shè)計模式，包括簡單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、適配器模式、橋接模式和組合模式，理解每一種

13、設(shè)計模式的模式動機，掌握模式結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)如何使用代碼實現(xiàn)這些模式，并學(xué)會分析這些模式的使用效果。二、實驗內(nèi)容使用面向?qū)ο笤O(shè)計原則對系統(tǒng)進行重構(gòu)；使用PowerDesigner和任意一種面向?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、單例模式、適配器模式、橋接模式和組合模式，包括根據(jù)實例繪制模式結(jié)構(gòu)圖、編寫模式實例模擬實現(xiàn)代碼，運行并測試所編寫代碼。(1) 面向?qū)ο笤O(shè)計原則在某圖形庫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)建不同的顯示圖形，圖形庫設(shè)計人員設(shè)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)

14、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(fù)雜，導(dǎo)致客戶類代碼冗長且難以維護?，F(xiàn)需要根據(jù)面向?qū)ο笤O(shè)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

15、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(shè)計原則。(2) 簡單工廠模式使用簡單工廠模式設(shè)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，拋出一個UnsupportedShapeException異常，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。(3) 工廠方法模式現(xiàn)需要設(shè)計一個

16、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(shè)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。試使用工廠方法模式設(shè)計該程序，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。(4) 抽象工廠模式某軟件公司欲開發(fā)一套界面皮膚庫，可

17、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(chǔ)上增加新的皮膚。試使用抽象工廠模式設(shè)計該皮膚庫，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。(5) 單例模式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(shè)計并編寫代碼實現(xiàn)一個多例類。(6) 單例模式使用單例模式設(shè)計一個多文檔窗口（注：在Java AWT/Swing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

18、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）(7) 適配器模式現(xiàn)有一個接口DataOperation定義了排序方法sort(int) 和查找方法search(int, int)，已知類QuickSort的quickSort(int)方法實現(xiàn)了快速排序算法，類BinarySearch 的binarySearch (int, int)方法實現(xiàn)了二分查找算法?，F(xiàn)使用適配器模式設(shè)計一個系統(tǒng)，在不修改源代碼的情況下將類QuickSort和類BinarySearch的方法適配到DataOperation接口中。繪制類圖并編程實現(xiàn)。（要求實現(xiàn)快

19、速排序和二分查找）(8) 適配器模式Windows Media Player和RealPlayer是兩種常用的媒體播放器，它們的API結(jié)構(gòu)和調(diào)用方法存在區(qū)別?，F(xiàn)在你的應(yīng)用程序需要支持這兩種播放器API，而且在將來可能還需要支持新的媒體播放器，請問如何設(shè)計該應(yīng)用程序？選擇一種合適的設(shè)計模式，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。(9) 橋接模式某軟件公司欲開發(fā)一個跨平臺圖像瀏覽系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)能夠顯示BMP、JPG、GIF、PNG等多種格式的文件，并且能夠在Windows、Linux、Unix等多個操作系統(tǒng)上運行。系統(tǒng)首先將各種格式的文件解析為像素矩陣(Matrix)，然后將像素矩陣顯示在屏幕上，在不同的操作

20、系統(tǒng)中可以調(diào)用不同的繪制函數(shù)來繪制像素矩陣。系統(tǒng)需具有較好的擴展性，以便在將來支持新的文件格式和操作系統(tǒng)。試使用橋接模式設(shè)計該跨平臺圖像瀏覽系統(tǒng)，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。(10) 組合模式某教育機構(gòu)組織結(jié)構(gòu)如下圖所示：在該教育機構(gòu)的OA系統(tǒng)中可以給各級辦公室下發(fā)公文，現(xiàn)采用組合模式設(shè)計該機構(gòu)的組織結(jié)構(gòu)，繪制相應(yīng)的類圖并編程模擬實現(xiàn)，在客戶端代碼中模擬下發(fā)公文。三、實驗要求1. 選擇合適的面向?qū)ο笤O(shè)計原則對系統(tǒng)進行重構(gòu)，正確無誤繪制重構(gòu)之后的類圖；2. 正確無誤繪制簡單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、適配器模式、橋接模式和組合模式實例的模式結(jié)構(gòu)圖；3. 使用任意一種面向?qū)ο缶幊陶Z

21、言實現(xiàn)簡單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、適配器模式、橋接模式和組合模式實例，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(shè)計原則對系統(tǒng)進行重構(gòu)，使用PowerDesigner繪制重構(gòu)之后的類圖；2. 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. 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. 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. 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；6. 使用PowerDesigner繪制適配器模式結(jié)構(gòu)圖并用面向?qū)ο缶幊陶Z言實現(xiàn)該模式；7. 使用PowerDe