設計模式實驗三

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：=1\*GB3①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；=2\*GB3②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；=3\*GB3③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：=1\*GB3①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；=2\*GB3②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。使用單例模式設計一個多文檔窗口（注：在JavaAWT/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）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)過程中所使用的面向?qū)ο笤O計原則及簡要說明：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。依賴倒轉(zhuǎn)原則：針對接口編程。單一職責原則：每個工廠只生產(chǎn)對應圖形。類圖： 實現(xiàn)代碼：avapublicinterfaceImageReader{ publicvoidreadImage();}publicclassJpgReaderimplementsImageReader{ publicvoidreadImage(){ "readjgpimage"); }}publicclassGifReaderimplementsImageReader{ publicvoidreadImage(){ "readgifimage"); }}publicinterfaceImageReaderFactory{ publicImageReaderproduceImageReader();}publicclassJpgReaderFactoryimplementsImageReaderFactory{ publicImageReaderproduceImageReader(){ "jpgreader"); returnnewJpgReader(); }}publicclassGifReaderFactoryimplementsImageReaderFactory{ publicImageReaderproduceImageReader(){ "gifreader"); returnnewGifReader(); }}publicclassClient{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){}}類圖：實現(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[]){}} 類圖： 實現(xiàn)代碼：publicclassCompute{privatestaticCompute[]instance;privateCompute(){}publicstaticComputegetInstance(intnumber){if(number<=0)"請輸入大于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臺電腦"); returninstance[x];}} 類圖： 實現(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