设计模式上机实验一实验报告.docx
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设计模式上机实验一实验报告
设计模式实验一
实验报 告书
专业班级软件0703
学号3901070324
姓名吉亚云
指导老师刘伟
时间2010年3月27日
中南大学软件学院
实验一设计模式上机实验一
一、实验目的
熟练使用PowerDesigner绘制类图，构造系统的静态结构模型；使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的设计模式，包括简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、原型模式、单例模式、适配器模式、桥接模式和组合模式。
二、实验要求
1.使用PowerDesigner绘制标准的UML类图；
2.正确无误绘制简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、原型模式、单例模式、适配器模式、桥接模式和组合模式的模式结构图；
3.使用任意一种面向对象编程语言实现简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、原型模式、单例模式、适配器模式、桥接模式和组合模式，代码运行正确无误。
三、实验步骤
1.熟悉PowerDesigner11的常用功能；
2.使用PowerDesigner绘制类图；
3.使用PowerDesigner绘制简单工厂模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；
4.使用PowerDesigner绘制工厂方法模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；
5.使用PowerDesigner绘制抽象工厂模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；
6.使用PowerDesigner绘制原型模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；
7.使用PowerDesigner绘制单例模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；
8.使用PowerDesigner绘制适配器模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；
9.使用PowerDesigner绘制桥接模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；
10.使用PowerDesigner绘制组合模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式。
四、实验报告要求
1.绘制实例场景的类图；
2.提供简单工厂模式结构图及实现代码；
3.提供工厂方法模式结构图及实现代码；
4.提供抽象工厂模式结构图及实现代码；
5.提供原型模式结构图及实现代码；
6.提供单例模式结构图及实现代码；
7.提供适配器模式结构图及实现代码；
8.提供桥接模式结构图及实现代码；
9.提供组合模式结构图及实现代码。
五、实验结果
使用PowerDesigner绘制类图；用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、原型模式、单例模式、适配器模式、桥接模式和组合模式，包括根据实例绘制模式结构图、编写模式实现代码，运行并测试模式实例代码。
（1）类图
某音像图书出租公司欲开发一个音像图书租赁信息系统，处理日常音像图书租借业务。
该系统将记录所有的图书信息、唱碟信息、用户信息和用户租借信息。
现决定采用面向对象分析和设计方法来开发此系统，经过初步分析，设计人员定义了如下初始实体类：
●Book（图书）类
属性：
no（编号）、title（标题）、author（作者）、isbn（书号）、press（出版社）、price（价格）。
方法：
每个属性的get（）方法和set（）方法。
●Disc（唱碟）类
属性：
no（编号）、title（标题）、singer（歌手）、producer（制作公司）、price（价格）。
方法：
每个属性的get（）方法和set（）方法。
●Customer（客户）类
属性：
cno（客户编号）、name（姓名）、address（地址）、tel（电话）。
方法：
每个属性的get（）方法和set（）方法。
●LoanItem（可租项目）类
记录Book和Disc的共有属性和方法。
●RentHistory（租借历史记录）类
属性：
rno（历史记录编号）、hireTime（出租时间）、returnTime（归还时间）、cno（客户编号）、no（租借图书或唱碟编号）、deposit（押金金额）。
方法：
每个属性的get（）方法和set（）方法。
在进一步分析之后，需要在LoanItem类中定义一个集合来存储每一种图书或唱碟的所有租借历史记录。
根据以上信息，绘制对应的实体类类图。
（2）简单工厂模式
使用简单工厂模式设计一个可以创建不同几何形状（Shape）的绘图工具类，如可创建圆形（Circle）、方形（Rectangle）和三角形（Triangle）对象，每个几何图形都要有绘制draw（）和擦除erase（）两个方法，要求在绘制不支持的几何图形时，提示一个UnsupportedShapeException，绘制类图并编程实现。
//抽象图形
interfaceShape
{
voiddraw（）;
voiderase（）;
}
classCircleimplementsShape
{
publicvoiddraw（）
{
System.out.println（"Circledrawing!
"）;
}
publicvoiderase（）
{
System.out.println（"Circleeraseing!
"）;
}
}
classRectangleimplementsShape
{
publicvoiddraw（）
{
System.out.println（"Rectangledrawing!
"）;
}
publicvoiderase（）
{
System.out.println（"Rectangleeraseing!
"）;
}
}
classTriangleimplementsShape
{
publicvoiddraw（）
{
System.out.println（"Triangledrawing!
"）;
}
publicvoiderase（）
{
System.out.println（"Triangleeraseing!
"）;
}
}
//工厂
classShapeFactory
{
//工厂方法factorymethod
publicstaticShapeproduceShape（StringshapeName）throwsUnsupportedShapeException
{
if（shapeName.equalsIgnoreCase（"circle"））
{
returnnewCircle（）;
}
elseif（shapeName.equalsIgnoreCase（"rectangle"））
{
returnnewRectangle（）;
}
elseif（shapeName.equalsIgnoreCase（"triangle"））
{
returnnewTriangle（）;
}
else
{
thrownewUnsupportedShapeException（）;
}
}
}
classUnsupportedShapeExceptionextendsException{
publicStringtoString（）{
return"绘制不支持该几何图形！
";
}
}
classShapeClient
{
publicstaticvoidmain（Stringa[]）
{
Shapecircle=null;
try{
circle=ShapeFactory.produceShape（"circle"）;
}catch（UnsupportedShapeExceptione）{
e.printStackTrace（）;
}
circle.draw（）;
circle.erase（）;
Shapetriangle=null;
try{
triangle=ShapeFactory.produceShape（"triangle"）;
}catch（UnsupportedShapeExceptione）{
e.printStackTrace（）;
}
triangle.draw（）;
triangle.erase（）;
}
}
（3）工厂方法模式
海尔工厂（Haier）生产海尔空调（HaierAirCondition），美的工厂（Midea）生产美的空调（MideaAirCondition）。
使用工厂方法模式描述该场景，绘制类图并编程实现。
interfaceAirCondition
{
voidwork（）;
}
interfaceAirConditionFactory
{
AirConditionproduceAirCondition（）;
}
classHaierAirConditionimplementsAirCondition
{
publicvoidwork（）
{
System.out.println（"HaierAirConditionworking!
"）;
}
}
classMideaAirConditionimplementsAirCondition
{
publicvoidwork（）
{
System.out.println（"MideaAirConditionworking!
"）;
}
}
classHaierAirConditionFactoryimplementsAirConditionFactory
{
publicHaierAirConditionproduceAirCondition（）
{
System.out.println（"HaierAirConditionproduced!
"）;
returnnewHaierAirCondition（）;
}
}
classMideaAirConditionFactoryimplementsAirConditionFactory
{
publicMideaAirConditionproduceAirCondition（）
{
System.out.println（"MideaAirConditionproduced!
"）;
returnnewMideaAirCondition（）;
}
}
classAirConditionClient
{
publicstaticvoidmain（Stringa[]）
{
AirConditionFactorycf;
AirConditionairCondition;
cf=（AirConditionFactory）XMLUtil.getBean（）;//这句代码中调用XML配置文件中的getBean函数，实现从XML配置文件中读取类的名字，创建该类的对象，最后返回给调用getBean（）方法的Java程序中。
airCondition=cf.produceAirCondition（）;
airCondition.work（）;
}
}
（4）抽象工厂模式
电脑配件生产工厂生产内存、CPU等硬件设备，这些内存、CPU的品牌、型号并不一定相同，根据下面的“产品等级结构-产品族”示意图，使用抽象工厂模式实现电脑配件生产过程并绘制相应的类图，绘制类图并编程实现。
interfaceCPU
{
voiddiscribe（）;
}
interfaceRAM
{
voiddiscribe（）;
}
classPcCPUimplementsCPU
{
publicvoiddiscribe（）
{
System.out.println（"PcCPU"）;
}
}
classMacCPUimplementsCPU
{
publicvoiddiscribe（）
{
System.out.println（"MacCPU"）;
}
}
classPcRAMimplementsRAM
{
publicvoiddiscribe（）
{
System.out.println（"PcRAM"）;
}
}
classMacRAMimplementsRAM
{
publicvoiddiscribe（）
{
System.out.println（"MacRAM"）;
}
}
interfaceComputerPartsFactory
{
CPUproduceCPU（）;
RAMproduceRAM（）;
}
classPcFactoryimplementsComputerPartsFactory
{
publicPcCPUproduceCPU（）{
System.out.println（"PcCPUproduced!
"）;
returnnewPcCPU（）;
}
publicPcRAMproduceRAM（）{
System.out.println（"PcRAMproduced!
"）;
returnnewPcRAM（）;
}
}
classMacFactoryimplementsComputerPartsFactory
{
publicMacCPUproduceCPU（）{
System.out.println（"MacCPUproduced!
"）;
returnnewMacCPU（）;
}
publicMacRAMproduceRAM（）{
System.out.println（"MacRAMproduced!
"）;
returnnewMacRAM（）;
}
}
classComputerPartsClient
{
publicstaticvoidmain（Stringa[]）
{
ComputerPartsFactoryfactory;
CPUcpu;
RAMram;
factory=（ComputerPartsFactory）XMLUtil.getBean（）;
cpu=factory.produceCPU（）;
cpu.discribe（）;
ram=factory.produceRAM（）;
ram.discribe（）;
}
}
（5）原型模式
设计一个客户类Customer，其中客户地址存储在地址类Address中，用浅克隆和深克隆分别实现Customer对象的复制并比较这两种克隆方式的异同。
绘制类图并编程实现。
classAddressimplementsSerializable
{
publicvoiddisplayAddress（）{
System.out.println（"address..."）;
}
}
//浅克隆的Customer类
classCustomerimplementsCloneable
{
privateAddressaddress=null;
publicAddressgetAddress（）{
returnaddress;
}
publicvoidsetAddress（Addressaddress）{
this.address=address;
}
publicObjectclone（）
{
Customerclone=null;
try
{
clone=（Customer）super.clone（）;
}
catch（CloneNotSupportedExceptione）
{
System.out.println（"Clonefailure!
"）;
}
returnclone;
}
}
//深克隆的Customer类
classCustomerDeepCloneimplementsCloneable,Serializable
{
privateAddressaddress=null;
publicAddressgetAddress（）{
returnaddress;
}
publicvoidsetAddress（Addressaddress）{
this.address=address;
}
publicObjectclone（）
{
Customerclone=null;
try
{
//使用流来进行处理
ByteArrayOutputStreambao=newByteArrayOutputStream（）;
ObjectOutputStreamoos=newObjectOutputStream（bao）;
oos.writeObject（this）;
ByteArrayInputStreambis=newByteArrayInputStream（bao.toByteArray（））;
ObjectInputStreamois=newObjectInputStream（bis）;
return（ois.readObject（））;
}catch（IOExceptione）{
e.printStackTrace（）;
}catch（ClassNotFoundExceptione）{
e.printStackTrace（）;
}
returnclone;
}
}
classCustomerClient
{
publicstaticvoidmain（Stringa[]）
{
Customercustomer=newCustomer（）;
customer.setAddress（newAddress（））;
CustomercopyCustomer=（Customer）customer.clone（）;
System.out.println（"customer==copyCustomer?
"）;
System.out.println（customer==copyCustomer）;
System.out.println（"customer.getAddress==copyCustomer.getAddress?
"）;System.out.println（customer.getAddress（）==copyCustomer.getAddress（））;
CustomerDeepClonecustomerDeepClone=newCustomerDeepClone（）;
customerDeepClone.setAddress（newAddress（））;
CustomerDeepClonecopyCustomerDeepClone=（CustomerDeepClone）customerDeepClone.clone（）;
System.out.println（"customerDeepClone==copyCustomerDeepClone?
"）;
System.out.println（customerDeepClone==copyCustomerDeepClone）;
System.out.println（"customerDeepClone.getAddress==copyCustomerDeepClone.getAddress?
"）;
System.out.println（customerDeepClone.getAddress（）==copyCustomerDeepClone.getAddress（））;
}
}
运行结果：
（6）单例模式
用懒汉式单例实现在某系统运行时，其登录界面类LoginForm只能够弹出一个，如果第二次实例化该类则提示“程序已运行”。
绘制类图并编程实现。
classLoginFormextendsJFrame{
privatestaticLoginFormuniqueInstance=null;
privateLoginForm（）
{
//设置标题
this.setTitle（"LoginForm"）;
this.setSize（400,300）;
//设置关闭按钮的事件
this.setDefaultCloseOperation（JFrame.DISPOSE_ON_CLOSE）;
//设置是否可见
this.setVisible（true）;
}
publicstaticLoginFormgetInstance（）
{
if（uniqueInstance==null）
{
uniqueInstance=newLoginForm（）;
}else{
JOptionPane.showMessageDialog（null,"LoginFrame已经在运行！
"）;
}
returnuniqueInstance;
}
}
classLoginFormClient
{
publicstaticvoidmain（Stringa[]）
{
LoginForms1=null,s2=null;
s1=LoginForm.getInstance（）;
s2=LoginForm.getInstance（）;
System.out.println（"s1==s2?
"）;
System.out.println（s1==s2）;
}
}
运行结果：
（7）适配器模式
现有一个接口DataOperation定义了排序方法sort（int[]）和查找方法search（int[],int），已知类QuickSort的quickSort（int[]）方法实现了快速排序算法，类BinarySearch的binarySearch（int[],int）方法实现了二分查找算法
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