实验指导书设计模式Word格式.docx

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过程。

二、实验原理

1、创建型模式的工作原理

创建型模式隐藏了类的实例的创建细节，通过隐藏对象如何被创建和组合在一起达到使

整个系统独立的目的。

创建型模式分为：

工厂方法模式（FactoryMethod）、抽象工厂模式

（AbstractFactory）、建造者模式（Builder）、原型模式（Prototype）、单例模式（Singleton）

等五类。

2、FactoryMethod模式的工作原理

工厂方法模式（FactoryMethodPattern）：

也叫虚拟构造器（VirtualConstructor）模式或者多

态工厂（PolymorphicFactory）模式，在工厂方法模式中，工厂父类负责定义创建产品对象的

公共接口，而工厂子类则负责生成具体的产品对象，这样做的目的是将产品类的实例化操作

延迟到工厂子类中完成。

它的UML类图如下：

工厂方法模式包含如下角色：

✓Product：

抽象产品

✓ConcreteProduct：

具体产品

✓Creator：

抽象工厂

✓ConcreteCreator：

具体工厂

FactoryMethod模式的特点为当系统扩展需要添加新的产品对象时，仅仅需要添加一个

具体产品对象以及一个具体工厂对象，原有工厂对象不需要进行任何修改，也不需要修改客

户端，很好地符合了“开闭原则”。

3、抽象工厂模式（AbstractFactory）、建造者模式（Builder）、原型模式（Prototype）、

单例模式（Singleton）的工作原理应通过教材复习。

三、实验内容

用FactoryMethod模式设计一个饮料工厂的模拟程序：

要求为每种品牌的饮料提供一个子工厂，如：

芒果汁工厂专门负责生产芒果汁，苹果汁工厂专门负责生产苹果汁，如果需要生产桃子汁或菠萝汁，只需要对应增加一个新的桃子汁工厂或菠萝汁工厂即可，原有的工厂无须做任何修改，使得整个系统具有更加的灵活性和可扩展性。

四、实验要求

所设计的实验程序要满足以下两点：

1）体现“创建型模式”的工作原理；

2）符合面向

对象的七条设计原则。

五、实验步骤

1、设计“饮料工厂”的类图。

参考教材P48完成类图。

2、根据类图写出“饮料工厂”的源代码（代码参照教材P48，实验报告中写出主要的几个类）。

3、上机测试程序，写出运行结果。

六、实验小结

整理实验结果，小结实验心得体会。

实验二“结构型模式”的应用

1、以设计适配器模式（Adapter）为实验实例，掌握“结构型模式”的工作原理、应用环

境和应用方法。

2、掌握适配器模式（Adapter）、桥接模式（Bridge）、组合模式（Composite）、装饰模式

（Decorator）、外观模式（Facade）、享元模式（Flyweight）、代理模式（Proxy等七类“结构型模式”的实验过程。

1、结构型模式的工作原理

结构型模式（StructuralPattern）描述如何将类或者对象结合在一起形成更大的结构，就像

搭积木，可以通过简单积木的组合形成复杂的、功能更为强大的结构。

结构型模式可以分为

类结构型模式和对象结构型模式。

也可分为：

适配器模式（Adapter）、桥接模式（Bridge）、组

合模式（Composite）、装饰模式（Decorator）、外观模式（Facade）、享元模式（Flyweight）、代

理模式（Proxy）等七类。

2、Adapter模式的工作原理

适配器模式（AdapterPattern）：

将一个接口转换成客户希望的另一个接口，适配器模式

使接口不兼容的那些类可以一起工作，其别名为包装器（Wrapper）。

UML类图如下：

适配器模式包含如下角色：

Target：

目标抽象类

Adapter：

适配器类

Adaptee：

适配者类

3、桥接模式（Bridge）、组合模式（Composite）、装饰模式（Decorator）、外观模式（Facade）、

享元模式（Flyweight）、代理模式（Proxy）的工作原理可仔细复习教材。

1、用Adapter模式模拟一个厨师不断提升自己的过程

要求：

一个人最初是一个面点师，后来他学习了川菜，又成了川菜师。

以适配器模式为进行系统设计。

1）体现“结构型模式”的工作原理；

对象的六条设计原则。

1、设计“进步的厨师”的类图。

2、根据类图写出“进步的厨师”的源代码（实验报告中写出主要的几个类）。

3、上机测试程序，调试出正确结果。

实验三“行为型模式”

（1）的应用

1、以设计职责链模式（ChainofResponsibility）为实验实例，掌握“行为型模式”的工作

原理、应用环境和应用方法。

2、掌握职责链模式（ChainofResponsibility）、命令模式（Command）、解释器模式（Interpreter）、迭代器模式（Iterator）、中介者模式（Mediator）、备忘录模式（Memento）、观察者模式（Observer）、状态模式（State）、策略模式（Strategy）、模板方法模式（TemplateMethod）、访问者模式（Visitor）等十一类“行为型模式”的实验过程。

1、行为型模式的工作原理

行为型模式（BehavioralPattern）是对在不同的对象之间划分责任和算法的抽象化。

行为

型模式分为：

类行为型模式和对象行为型模式两种。

其中，类的行为型模式使用继承关系在

几个类之间分配行为，类行为型模式主要通过多态等方式来分配父类与子类的职责；

对象的

行为型模式则使用对象的聚合关联关系来分配行为，对象行为型模式主要是通过对象关联等

方式来分配两个或多个类的职责。

行为型模式也可以分为：

职责链模式（ChainofResponsibility）、命令模式（Command）、解释器模式（Interpreter）、迭代器模式（Iterator）、中介者模式（Mediator）、备忘录模式（Memento）、观察者模式（Observer）、状态模式（State）、策略模式（Strategy）、模板方法模式（TemplateMethod）、访问者模式（Visitor）等十一类。

2、ChainofResponsibility模式的工作原理

职责链模式（ChainofResponsibility）：

为了避免将请求发送者与接收者耦合在一起，让

多个对象都有可能接收请求，将这些对象连接成一条链，并且沿着这条链传递请求，直到有

对象处理它为止。

职责链模式的UML类图如下：

职责链模式包含如下角色：

Handler:

抽象处理者

ConcreteHandler:

具体处理者

3、命令模式（Command）、解释器模式（Interpreter）、迭代器模式（Iterator）、中介者模式

（Mediator）、备忘录模式（Memento）、观察者模式（Observer）、状态模式（State）、策略模式（Strategy）、模板方法模式（TemplateMethod）、访问者模式（Visitor）的工作原理请认真复习教材。

1、用职责链模式设计俄罗斯轮盘赌的模拟程序

写程序模拟：

影视中残酷的俄罗斯轮盘赌，即一把左轮手枪装上1颗子弹，转一下弹轮，使所有人都不知道是第几个弾巢里有子弹，然后让战俘用这把枪轮流朝自己开枪，倒霉的将被打死。

由于只有一颗子弹，所以战俘们知道只有一个人死，会乖乖的玩这个游戏。

这就像笼子里抓猴子一样的心理状态，每个猴子都不希望自己被抓出去杀掉，希望别的猴子先被抓出去代替自己。

希望通过这个程序的设计，提高大家保护动物、珍惜美好生活的意识。

要求以责任链模式来设计。

1）体现“行为型模式”的工作原理；

1、设计“俄罗斯轮盘赌”的类图。

2、根据类图写出“俄罗斯轮盘赌”的源代码（实验报告中写出主要的几个类）。

实验四“行为型模式”

（2）的应用

1、以设计中介者模式为实验实例，掌握“行为型模式”的工作原理、应用环境和应用方法。

2、中介者模式的工作原理

用一个中介对象封装一系列对象（同事）的交互，中介者使各对象不需要显式的相互作用，从而使其耦合松散，而且可以独立的改变它们之间的交互。

中介者模式的UML类图如下：

中介者模式包含如下角色：

抽象中介者（Mediator）角色

具体中介者（ConcreteMediator）角色

抽象同事（Colleague）角色

具体同事（ConcreteColleague）角色

3、命令模式（Command）、解释器模式（Interpreter）、迭代器模式（Iterator）、备忘录模式（Memento）、观察者模式（Observer）、状态模式（State）、策略模式（Strategy）、模板方法模式（TemplateMethod）、访问者模式（Visitor）的工作原理请认真复习教材。

1、用中介者模式设计房屋租赁中介的模拟程序

模拟如下要求：

租房者和出租者都通过房屋中介来互相选择，将他们的要求简化为每间房多少钱。

以设计中介者模式来设计。

1、设计“房屋租赁中介”的类图。

2、根据类图写出“房屋租赁中介”的源代码（实验报告中写出主要的几个类）。

实验五混合设计模式

1、以设计工厂策略模式为实验实例，掌握“混合设计模式”的工作原理、应用环境和应用方法。

2、掌握命令链模式、工厂策略模式、观察中介者模式、规格模式等“混合设计模式”的实验过程。

二、实验内容

1、以工厂策略模式来设计

假设枣庄学院实行特困生资助计划，该计划以保障特困生吃饭为首要目的，还会额外发放零用钱。

具体会向特困生发一张饭卡，里面有两部分资金，一部分是固定消费，必须用于食堂吃饭，另一部分金额是零用钱，可以吃饭，也可以提现。

以工厂策略模式来设计。

三、实验原理

（1）一张IC卡绑定两个账户：

固定账户和自由账户。

（2）两套交易扣款策略：

⏹固定消费场所下的消费是从IC卡中固定账户金额中扣除，当固定金额不够时，差额再从自由账户中扣除。

⏹非固定消费场所下的消费都从IC卡中自由账户金额中扣除。

工厂策略模式的UML类图如下：

（3）IC卡交易扣款系统使用了以下几个模式：

⏹策略模式：

负责对扣款策略进行封装，保证两个策略可以自由切换，也便于对扣款策略进行扩展。

例如，增加一个新的扣款策略，只需三步就可以完成，先定义一个实现IDeduction接口的策略类，再在策略枚举StrategyMan中增加一个枚举项，最后在封装类DeductionFacade的getDeductionType（）方法中增加对扣款策略的利用。

⏹工厂方法模式：

由工厂方法模式直接产生一个具体策略对象，使其他模块无需依赖具体的策略。

⏹门面模式：

负责对复杂的扣款系统进行封装，避免高层模块深入子系统内部细节，同时提高系统的高内聚、低耦合的特性。

1、设计“IC卡交易扣款”的类图。

2、根据类图写出“特困生资助计划”的源代码（实验报告中写出主要的几个类）。