軟件開發(fā)設(shè)計模式知識庫

軟件開發(fā)設(shè)計模式知識庫姓名_________________________地址_______________________________學號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、單選題1.設(shè)計模式的目的包括哪些？

a.提高代碼可讀性

b.提高代碼可維護性

c.提高代碼復用性

d.以上都是

2.單例模式的主要目的是什么？

a.避免創(chuàng)建多個實例

b.保證一個類一個實例

c.簡化實例創(chuàng)建過程

d.提高代碼執(zhí)行效率

3.適配器模式的作用是什么？

a.實現(xiàn)兩個不兼容的接口之間的轉(zhuǎn)換

b.將一個接口轉(zhuǎn)換為另一個接口

c.提供一個中間接口

d.以上都是

4.命令模式中，執(zhí)行請求的對象是？

a.命令對象

b.客戶端

c.實現(xiàn)對象

d.請求對象

5.狀態(tài)模式的主要作用是什么？

a.簡化對象的狀態(tài)管理

b.避免使用過多的ifelse語句

c.提高代碼可讀性

d.以上都是

6.觀察者模式中的通知者是指？

a.觀察者

b.被觀察者

c.目標對象

d.事件對象

7.模板方法模式的主要目的是什么？

a.將算法的各個步驟封裝成一個模板

b.簡化算法的復用

c.提高代碼的可維護性

d.以上都是

8.責任鏈模式的主要作用是什么？

a.將請求的發(fā)送和接收分開

b.提高代碼的可擴展性

c.避免過多的ifelse語句

d.以上都是

答案及解題思路：

1.答案：d

解題思路：設(shè)計模式旨在解決軟件設(shè)計中的常見問題，提高代碼質(zhì)量。它通過提高代碼的可讀性、可維護性和復用性，使得代碼更加模塊化、可擴展和易于維護。

2.答案：b

解題思路：單例模式保證一個類一個實例，并提供一個全局訪問點。這樣可以避免因創(chuàng)建多個實例而產(chǎn)生的資源浪費和潛在的問題。

3.答案：d

解題思路：適配器模式的作用是實現(xiàn)兩個不兼容的接口之間的轉(zhuǎn)換，使得原本不能相互配合的類可以協(xié)同工作。它提供一個中間接口，使得客戶端可以通過適配器訪問適配對象。

4.答案：a

解題思路：命令模式中，執(zhí)行請求的對象是命令對象。客戶端通過命令對象來請求執(zhí)行特定的操作，命令對象負責執(zhí)行實際的請求。

5.答案：d

解題思路：狀態(tài)模式的主要作用是簡化對象的狀態(tài)管理，避免使用過多的ifelse語句。通過將狀態(tài)封裝成對象，使得對象在狀態(tài)變化時可以更加靈活地處理。

6.答案：b

解題思路：觀察者模式中的通知者是指被觀察者。當被觀察者的狀態(tài)發(fā)生變化時，通知者會通知所有觀察者，使得觀察者可以做出相應的響應。

7.答案：d

解題思路：模板方法模式的主要目的是將算法的各個步驟封裝成一個模板，簡化算法的復用。通過定義一個算法的骨架，子類可以重寫部分步驟，實現(xiàn)不同的算法變體。

8.答案：d

解題思路：責任鏈模式的主要作用是將請求的發(fā)送和接收分開，提高代碼的可擴展性。通過將請求傳遞給多個處理者，可以靈活地添加或刪除處理者，使得請求處理更加靈活。二、多選題1.下面哪些是結(jié)構(gòu)型設(shè)計模式？

a.適配器模式

b.工廠模式

c.命令模式

d.狀態(tài)模式

2.下面哪些是行為型設(shè)計模式？

a.觀察者模式

b.策略模式

c.責任鏈模式

d.模板方法模式

3.下面哪些設(shè)計模式適用于提高代碼復用性？

a.單例模式

b.工廠模式

c.建造者模式

d.適配器模式

4.下面哪些設(shè)計模式適用于提高代碼可維護性？

a.策略模式

b.模板方法模式

c.觀察者模式

d.責任鏈模式

5.下面哪些設(shè)計模式適用于提高代碼可擴展性？

a.工廠模式

b.命令模式

c.狀態(tài)模式

d.責任鏈模式

答案及解題思路：

1.答案：a,b,d

解題思路：結(jié)構(gòu)型設(shè)計模式主要關(guān)注類和對象的組合，目的是提高類的可復用性和可維護性。適配器模式（a）用于適配接口不兼容的對象，工廠模式（b）用于創(chuàng)建對象實例，而適配器模式（d）和狀態(tài)模式（d）屬于行為型設(shè)計模式，因此答案為a,b,d。

2.答案：a,b,c,d

解題思路：行為型設(shè)計模式主要關(guān)注對象之間的通信和交互，策略模式（b）、責任鏈模式（c）和模板方法模式（d）都涉及對象間的動態(tài)交互，而觀察者模式（a）則用于實現(xiàn)對象間的一對多依賴關(guān)系，因此答案為a,b,c,d。

3.答案：b,c,d

解題思路：提高代碼復用性的設(shè)計模式包括工廠模式（b）、建造者模式（c）和適配器模式（d）。工廠模式用于創(chuàng)建對象，建造者模式用于逐步構(gòu)建復雜對象，適配器模式用于適配不同接口的對象，而單例模式（a）更多用于保證全局一個實例。

4.答案：a,b,c,d

解題思路：提高代碼可維護性的設(shè)計模式包括策略模式（a）、模板方法模式（b）、觀察者模式（c）和責任鏈模式（d）。這些模式通過將復雜邏輯抽象化、解耦和封裝，使得代碼更易于理解和維護。

5.答案：a,b,d

解題思路：提高代碼可擴展性的設(shè)計模式包括工廠模式（a）、命令模式（b）和責任鏈模式（d）。工廠模式通過封裝對象的創(chuàng)建過程，允許動態(tài)地擴展產(chǎn)品類；命令模式通過將請求封裝為對象，可以靈活地擴展操作和撤銷操作；責任鏈模式通過將請求的發(fā)送和接收分開，可以在運行時動態(tài)地改變處理請求的對象鏈，從而實現(xiàn)擴展。狀態(tài)模式（c）雖然也提供了某種程度的擴展性，但主要關(guān)注對象狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。三、判斷題1.設(shè)計模式是解決特定問題的最佳實踐。

解題思路：設(shè)計模式是一套被反復使用、多數(shù)人知曉、經(jīng)過分類編目的、代碼設(shè)計經(jīng)驗的總結(jié)。雖然設(shè)計模式可以解決許多常見問題，但并非所有問題都適用于設(shè)計模式，有時直接編程可能更高效。因此，設(shè)計模式不是解決所有特定問題的最佳實踐。

2.單例模式適用于所有場景。

解題思路：單例模式保證一個類一個實例，并提供一個全局訪問點。但是單例模式并不適用于所有場景，例如當系統(tǒng)需要多個實例來處理不同任務(wù)時，或者當系統(tǒng)需要更靈活的配置時。因此，單例模式并不適用于所有場景。

3.適配器模式可以用于類之間的適配，也可以用于接口之間的適配。

解題思路：適配器模式允許將一個類的接口轉(zhuǎn)換成客戶期望的另一個接口，使得原本接口不兼容的類可以一起工作。它不僅可以用于類之間的適配，也可以用于接口之間的適配，因此這個說法是正確的。

4.命令模式可以提高代碼的解耦性。

解題思路：命令模式將請求封裝成對象，從而允許用戶使用不同的請求、隊列或日志請求來參數(shù)化其他對象。這種封裝可以提高代碼的解耦性，因為它將發(fā)送者和接收者的交互解耦，使得它們之間不需要知道對方的具體實現(xiàn)。因此，這個說法是正確的。

5.狀態(tài)模式可以減少對象之間的依賴關(guān)系。

解題思路：狀態(tài)模式允許一個對象在其內(nèi)部狀態(tài)改變時改變它的行為。這種模式將對象的行為與狀態(tài)分離，減少了對象之間的直接依賴。因此，狀態(tài)模式確實可以減少對象之間的依賴關(guān)系。

答案及解題思路：

1.錯誤。設(shè)計模式并非解決所有特定問題的最佳實踐。

2.錯誤。單例模式并不適用于所有場景。

3.正確。適配器模式可以用于類之間的適配，也可以用于接口之間的適配。

4.正確。命令模式可以提高代碼的解耦性。

5.正確。狀態(tài)模式可以減少對象之間的依賴關(guān)系。

解題思路已在上文詳細闡述。四、填空題1.設(shè)計模式分為三大類：創(chuàng)建型設(shè)計模式、結(jié)構(gòu)型設(shè)計模式和______設(shè)計模式。

2.工廠方法模式中，______負責創(chuàng)建對象，______負責實現(xiàn)具體產(chǎn)品的創(chuàng)建。

3.在______模式中，一個對象被另一個對象所監(jiān)視，當被監(jiān)視對象的狀態(tài)發(fā)生變化時，則通知所有監(jiān)視者對象。

4.______模式將請求發(fā)送者和接收者解耦，使請求發(fā)送者不需要知道接收者的具體實現(xiàn)。

5.在______模式中，將算法的各個步驟封裝成一個模板，讓子類實現(xiàn)具體的步驟。

答案及解題思路：

1.創(chuàng)建型設(shè)計模式、結(jié)構(gòu)型設(shè)計模式和行為型設(shè)計模式。

解題思路：根據(jù)設(shè)計模式的分類，設(shè)計模式分為創(chuàng)建型、結(jié)構(gòu)型和行為型。創(chuàng)建型模式主要處理對象的創(chuàng)建過程，結(jié)構(gòu)型模式處理類或?qū)ο笾g的組合，行為型模式處理對象間的交互和通信。

2.工廠方法模式中，工廠類負責創(chuàng)建對象，具體工廠負責實現(xiàn)具體產(chǎn)品的創(chuàng)建。

解題思路：工廠方法模式是一種創(chuàng)建型模式，其中工廠類是一個用于創(chuàng)建對象的接口，具體工廠類實現(xiàn)了這個接口并創(chuàng)建了具體的產(chǎn)品。

3.在觀察者模式中，一個對象被另一個對象所監(jiān)視，當被監(jiān)視對象的狀態(tài)發(fā)生變化時，則通知所有監(jiān)視者對象。

解題思路：觀察者模式是一種行為型模式，其中一個對象（主題）維持一組依賴于它的對象（觀察者）。主題狀態(tài)改變時，會通知所有觀察者。

4.命令模式將請求發(fā)送者和接收者解耦，使請求發(fā)送者不需要知道接收者的具體實現(xiàn)。

解題思路：命令模式是一種行為型模式，它將請求封裝成對象，從而允許用戶使用不同的請求、隊列或日志請求來參數(shù)化其他對象。請求發(fā)送者和接收者之間的解耦正是命令模式的一個核心特點。

5.在模板方法模式中，將算法的各個步驟封裝成一個模板，讓子類實現(xiàn)具體的步驟。

解題思路：模板方法模式是一種行為型模式，它定義了一個算法的骨架，將一些步驟延遲到子類中實現(xiàn)。這樣，子類可以在不改變算法結(jié)構(gòu)的情況下重定義算法中的某些步驟。五、簡答題1.簡述單例模式的主要特點。

答：單例模式的主要特點包括：

全局唯一實例：保證一個類一個實例，并提供一個訪問它的全局訪問點。

私有構(gòu)造函數(shù)：不允許外部通過new等構(gòu)造方式創(chuàng)建實例。

線程安全：保證在多線程環(huán)境下也能保證單例的唯一性。

確定實例化時機：單例對象的實例化過程應該在首次使用時完成，而不是在系統(tǒng)啟動時就立即創(chuàng)建。

2.簡述工廠方法模式的作用。

答：工廠方法模式的作用包括：

封裝產(chǎn)品對象的創(chuàng)建：將一個產(chǎn)品對象的創(chuàng)建與它的表示分離，使創(chuàng)建過程獨立于客戶端代碼。

每個產(chǎn)品都有對應的工廠類：根據(jù)不同條件創(chuàng)建不同的產(chǎn)品實例，使得系統(tǒng)具有更好的可擴展性。

減少客戶端與具體實現(xiàn)之間的耦合：客戶端只需關(guān)心產(chǎn)品的創(chuàng)建過程，無需了解具體產(chǎn)品的實現(xiàn)細節(jié)。

3.簡述觀察者模式的應用場景。

答：觀察者模式的應用場景包括：

當一個對象的狀態(tài)發(fā)生變化時，需要通知多個其他對象。

在系統(tǒng)中，對象之間存在一對多的依賴關(guān)系，一個對象的變化會影響其他對象。

需要實現(xiàn)廣播機制，使得多個對象能夠同時獲得通知。

4.簡述模板方法模式的優(yōu)勢。

答：模板方法模式的優(yōu)勢包括：

定義一個操作中的算法的骨架，具體步驟延遲到子類實現(xiàn)。

保持算法的穩(wěn)定，子類可以擴展具體的算法實現(xiàn)，而不會改變算法的結(jié)構(gòu)。

提高代碼的可復用性，使得代碼結(jié)構(gòu)更加清晰。

5.簡述責任鏈模式的核心思想。

答：責任鏈模式的核心思想是：

將請求發(fā)送到一系列的對象上，每個對象決定是否處理該請求，如果都不處理則返回處理失敗。

允許你動態(tài)地將請求在多個處理者之間傳遞。

避免請求發(fā)送者和接收者之間的耦合，使得它們可以獨立變化。

答案及解題思路：

1.單例模式的主要特點在于其全局唯一實例性、私有構(gòu)造函數(shù)、線程安全以及確定實例化時機。這些特點保證了單例對象的唯一性和穩(wěn)定性。

2.工廠方法模式的主要作用在于封裝產(chǎn)品對象的創(chuàng)建過程，使得創(chuàng)建過程獨立于客戶端代碼。同時每個產(chǎn)品都有對應的工廠類，提高了系統(tǒng)的可擴展性。

3.觀察者模式主要應用于一個對象的狀態(tài)變化需要通知多個其他對象、存在一對多的依賴關(guān)系、需要實現(xiàn)廣播機制等場景。

4.模板方法模式的優(yōu)勢在于定義算法的骨架，并延遲具體步驟的實現(xiàn)，保持算法的穩(wěn)定性和提高代碼的可復用性。

5.責任鏈模式的核心思想是允許請求在多個處理者之間傳遞，避免請求發(fā)送者和接收者之間的耦合，使得它們可以獨立變化。六、應用題1.設(shè)計一個簡單的工廠方法模式，實現(xiàn)不同形狀的圖形創(chuàng)建。

題目描述：

請設(shè)計一個工廠方法模式，用于創(chuàng)建不同形狀的圖形對象，如圓形、正方形和三角形。要求實現(xiàn)一個圖形接口，以及具體實現(xiàn)該接口的圓形、正方形和三角形類。同時創(chuàng)建一個圖形工廠類，根據(jù)傳入的形狀類型參數(shù)，返回相應形狀的圖形對象。

題目要求：

定義一個圖形接口`Shape`。

實現(xiàn)三個具體的圖形類：`Circle`,`Square`,`Triangle`。

創(chuàng)建一個圖形工廠類`ShapeFactory`，包含一個工廠方法`createShape`。

編寫測試代碼，創(chuàng)建不同形狀的圖形對象，并打印出它們的面積。

2.設(shè)計一個命令模式，實現(xiàn)遠程控制家電設(shè)備。

題目描述：

設(shè)計一個命令模式，用于遠程控制家電設(shè)備。定義一個命令接口`Command`，以及具體實現(xiàn)該接口的`LightOnCommand`,`LightOffCommand`,`TVOnCommand`,`TVOffCommand`等。創(chuàng)建一個接收者類`Appliance`，實現(xiàn)家電設(shè)備的基本操作。編寫一個控制者類`RemoteControl`，包含一組命令對象，并實現(xiàn)發(fā)送命令的功能。

題目要求：

定義一個命令接口`Command`。

實現(xiàn)多個命令類，如`LightOnCommand`,`LightOffCommand`等。

創(chuàng)建一個接收者類`Appliance`，包含家電設(shè)備的基本操作方法。

實現(xiàn)一個控制者類`RemoteControl`，包含一組命令對象，并實現(xiàn)發(fā)送命令的功能。

編寫測試代碼，模擬遠程控制家電設(shè)備的過程。

3.設(shè)計一個觀察者模式，實現(xiàn)當用戶登錄成功時，自動發(fā)送歡迎信息。

題目描述：

設(shè)計一個觀察者模式，當用戶登錄成功時，自動發(fā)送歡迎信息。定義一個觀察者接口`Observer`，以及具體實現(xiàn)該接口的`WeleMessageObserver`。創(chuàng)建一個主題接口`Subject`，以及具體實現(xiàn)該接口的`UserLoginService`。當用戶登錄成功時，`UserLoginService`會通知所有注冊的觀察者。

題目要求：

定義一個觀察者接口`Observer`。

實現(xiàn)一個觀察者類`WeleMessageObserver`。

定義一個主題接口`Subject`。

實現(xiàn)一個主題類`UserLoginService`，包含注冊和通知觀察者的方法。

編寫測試代碼，模擬用戶登錄成功并接收歡迎信息的過程。

4.設(shè)計一個策略模式，實現(xiàn)不同計算方式的比較。

題目描述：

設(shè)計一個策略模式，用于比較不同計算方式的結(jié)果。定義一個計算策略接口`CalculationStrategy`，以及具體實現(xiàn)該接口的`AdditionStrategy`,`SubtractionStrategy`,`MultiplicationStrategy`等。創(chuàng)建一個比較器類`CalculationComparator`，根據(jù)傳入的策略，比較兩個數(shù)值的計算結(jié)果。

題目要求：

定義一個計算策略接口`CalculationStrategy`。

實現(xiàn)多個計算策略類，如`AdditionStrategy`,`SubtractionStrategy`等。

創(chuàng)建一個比較器類`CalculationComparator`，包含比較兩個數(shù)值的方法。

編寫測試代碼，比較不同計算策略的結(jié)果。

5.設(shè)計一個責任鏈模式，實現(xiàn)處理用戶請求的過程。

題目描述：

設(shè)計一個責任鏈模式，用于處理用戶請求。定義一個處理者接口`Handler`，以及具體實現(xiàn)該接口的`HandlerA`,`HandlerB`,`HandlerC`等。每個處理者都包含對下一個處理者的引用，并在處理請求時，如果無法處理，則將請求傳遞給下一個處理者。

題目要求：

定義一個處理者接口`Handler`。

實現(xiàn)多個處理者類，如`HandlerA`,`HandlerB`等。

每個處理者類包含對下一個處理者的引用，并在處理請求時，如果無法處理，則將請求傳遞給下一個處理者。

編寫測試代碼，模擬用戶請求的處理過程。

答案及解題思路：

1.答案：

定義圖形接口`Shape`，包含一個`getArea()`方法。

實現(xiàn)具體圖形類，如`Circle`、`Square`、`Triangle`，分別重寫`getArea()`方法。

創(chuàng)建`ShapeFactory`類，包含`createShape`工廠方法，根據(jù)傳入的形狀類型返回相應的圖形對象。

測試代碼：創(chuàng)建不同形狀的圖形對象，調(diào)用`getArea()`方法并打印面積。

解題思路：

使用工廠方法模式，將對象的創(chuàng)建與對象的使用分離，提高代碼的擴展性和可維護性。

2.答案：

定義命令接口`Command`，包含一個`execute()`方法。

實現(xiàn)多個命令類，如`LightOnCommand`、`LightOffCommand`等，重寫`execute()`方法。

創(chuàng)建接收者類`Appliance`，包含家電設(shè)備的基本操作方法。

實現(xiàn)控制者類`RemoteControl`，包含一組命令對象，實現(xiàn)發(fā)送命令的功能。

測試代碼：通過`RemoteControl`發(fā)送命令，控制家電設(shè)備。

解題思路：

使用命令模式，將請求封裝成對象，使發(fā)出請求的對象和執(zhí)行請求的對象解耦。

3.答案：

定義觀察者接口`Observer`，包含一個`update()`方法。

實現(xiàn)觀察者類`WeleMessageObserver`，重寫`update()`方法。

定義主題接口`Subject`，包含注冊和通知觀察者的方法。

實現(xiàn)主題類`UserLoginService`，在用戶登錄成功時通知觀察者。

測試代碼：模擬用戶登錄成功，觀察者接收歡迎信息。

解題思路：

使用觀察者模式，實現(xiàn)對象間的解耦，提高系統(tǒng)的可擴展性和可維護性。

4.答案：

定義計算策略接口`CalculationStrategy`，包含一個`calculate()`方法。

實現(xiàn)多個計算策略類，如`AdditionStrategy`、`SubtractionStrategy`等，重寫`calculate()`方法。

創(chuàng)建比較器類`CalculationComparator`，包含比較兩個數(shù)值的方法。

測試代碼：使用不同計算策略比較兩個數(shù)值的結(jié)果。

解題思路：

使用策略模式，將算法的變更與使用算法的代碼解耦，提高代碼的可維護性和可擴展性。

5.答案：

定義處理者接口`Handler`，包含一個`handle()`方法。

實現(xiàn)多個處理者類，如`HandlerA`、`HandlerB`等，重寫`handle()`方法。

每個處理者類包含對下一個處理者的引用，并在處理請求時，如果無法處理，則將請求傳遞給下一個處理者。

測試代碼：模擬用戶請求的處理過程。

解題思路：

使用責任鏈模式，將請求的發(fā)送和接收分開，提高系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。七、論述題1.結(jié)合實際場景，論述設(shè)計模式在軟件開發(fā)中的應用價值。

a.引言

設(shè)計模式概述

設(shè)計模式的應用背景

b.實際場景分析

Web應用開發(fā)

移動應用開發(fā)

企業(yè)級應用開發(fā)

c.設(shè)計模式的應用價值

提高代碼質(zhì)量

優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)

簡化開發(fā)流程

增強團隊協(xié)作

2.分析設(shè)計模式在提高代碼可維護性、可擴展性和可復用性方