设计模式实验三.docx

1、设计模式实验三实验3创建型设计模式实验实验学时： 2每组人数： 1实验类型：3(1 :基础性2：综合性3:设计性4 :研究性)实验要求：1(1 :必修2：选修3:其它)实验类别：3(1 :基础2：专业基础3:专业4:其它)一、 实验目的1 熟练使用面向对象设计原则对系统进行重构；2. 熟练使用 PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的创建型设计 模式，包括简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式和单例模式， 理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。二、 实验内容1 在某图形库 API中提供了多种矢量图模板，用户可以基于这些矢量图创建不

2、同的显 示图形，图形库设计人员设计的初始类图如下所示：Clie ntfJL11CircleTrian gleRecta ngle+ in it ():void+ in it ():void+ in it ():void+ setColor () : void+ setColor ():void+ setColor () : void+ fill ():void+ fill ():void+ fill ():void+ setSize () : void+ setSize ():void+ setSize () : void+ display () : void+ display ():void

3、+ display () : void在该图形库中，每个图形类(如 Circle、Triangle等)的init()方法用于初始化所创建的 图形，setColor()方法用于给图形设置边框颜色，fill()方法用于给图形设置填充颜色，setSize() 方法用于设置图形的大小， display。方法用于显示图形。客户类(Client)在使用该图形库时发现存在如下问题：1 由于在创建窗口时每次只需要使用图形库中的一种图形，因此在更换图形时需要修 改客户类源代码；2 在图形库中增加并使用新的图形时需要修改客户类源代码；3 客户类在每次使用图形对象之前需要先创建图形对象，有些图形的创建过程较为复 杂

4、，导致客户类代码冗长且难以维护。现需要根据面向对象设计原则对该系统进行重构，要求如下：1 隔离图形的创建和使用，将图形的创建过程封装在专门的类中，客户类在使用图形 时无须直接创建图形对象，甚至不需要关心具体图形类类名；2 客户类能够方便地更换图形或使用新增图形，无须针对具体图形类编程，符合开闭 原则。绘制重构之后的类图并说明在重构过程中所运用的面向对象设计原则。2使用简单工厂模式设计一个可以创建不同几何形状 (Shape),如圆形(Circle)、矩形(Rectangle)和三角形(Triangle)等的绘图工具类，每个几何图形均具有绘制 Draw()和擦除Erase()两个方法，要求在绘制不

5、支持的几何图形时，抛出一个 Un supportedShapeException异常，绘制类图并编程模拟实现。3. 现需要设计一个程序来读取多种不同类型的图片格式，针对每一种图片格式都设计一个图片读取器(ImageReader),如GIF图片读取器(GifReader)用于读取GIF格式的图片、JPG 图片读取器(JpgReader)用于读取JPG格式的图片。图片读取器对象通过图片读取器工厂 ImageReaderFactory来创建，ImageReaderFactory是一个抽象类，用于定义创建图片读取器 的工厂方法，其子类GifReaderFactory和JpgReaderFactory用

6、于创建具体的图片读取器对象。 试使用工厂方法模式设计该程序， 绘制类图并编程模拟实现。需充分考虑系统的灵活性和可扩展性。4. 某软件公司欲开发一套界面皮肤库，可以对桌面软件进行界面美化。不同的皮肤将 提供视觉效果不同的按钮、文本框、组合框等界面元素，其结构如下图所示：该皮肤库需要具备良好的灵活性和可扩展性， 用户可以自由选择不同的皮肤， 开发人员 可以在不修改既有代码的基础上增加新的皮肤。 试使用抽象工厂模式设计该皮肤库， 绘制类图并编程模拟实现。5. 使用单例模式的思想实现多例模式，确保系统中某个类的对象只能存在有限个，例 如两个或三个，设计并编写代码实现一个多例类。6. 使用单例模式设计一

7、个多文档窗口（注：在 Java AWT/Swing开发中可使用JDesktopPane和JinternalFrame来实现），要求在主窗体中某个内部子窗体只能实例化一次， 即只能弹出一个相同的子窗体，如下图所示，编程实现该功能。（注：用C#或C+实现类似功能也可以）三、 实验要求1. 选择合适的面向对象设计原则对系统进行重构，正确无误地绘制重构之后的类图；2. 结合实例，正确无误地绘制简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式和单例模 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 和单例模式实例，代码运行正确无误。四、 实验步骤1. 选择合适的面

8、向对象设计原则对系统进行重构， 使用PowerDesigner绘制重构之后的类图；2. 结合实例，使用PowerDesigner绘制简单工厂模式实例结构图并用面向对象编程语言 实现该模式实例；3. 结合实例，使用PowerDesigner绘制工厂方法模式实例结构图并用面向对象编程语言 实现该模式实例；4. 结合实例，使用PowerDesigner绘制抽象工厂模式实例结构图并用面向对象编程语言 实现该模式实例；5. 结合实例，使用PowerDesigner绘制多例模式实例结构图并用面向对象编程语言实现 该模式实例；6. 结合实例，使用PowerDesigner绘制单例模式实例结构图并用面向对象编

9、程语言实现 该模式实例。五、 实验结果1.重构之后的类图:Glerta SIWilFtCkW十 肿劝冲皿陕| ShiKw produceShape (| npeOicteadornpi jOjctSfupe- ：5i SfidftGKjg4 ini枷 .Kid*掘Isom g也4 iw 和 :wd*胡碣0十dw阻”0* M Q也d* wCr(Jrad* WOiKKi* Hft如B I)rod*旳dTniniUi 咿斗 MOI MClOF 0 g + MO W1+ ?0t9iU vd + 叶中 Bird重构过程中所使用的面向对象设计原则及简要说明：a. 开闭原则：创建新图形只要新加入图形工厂和对

10、应图形类，不修改源代码。b. 依赖倒转原则：针对接口编程。c. 单一职责原则：每个工厂只生产对应图形。2.类图：Client实现代码：代码颜色使用黑色，字体使用 Times New Roman或Arial，字号为五号，如abstract class ShapeShape.javapublic in terface Shape void draw();void erase();Recta ngle.javapublic class Recta ngle impleme nts Shape public void draw() System.out.pri ntl n(draw Recta ngl

11、e); public void erase()System.out.println(erase Rectangle); Circle.javapublic class Circle impleme nts Shape public void draw() System.out.pri ntl n(draw Circle);public void erase()System.out.pri ntl n(erase Circle);Tria ngle.javapublic class Trian gle impleme nts Shape public void draw() System.out

12、.pri ntln (draw Trian gle);public void erase()System.out.pri ntln (erase Trian gle);ShapeFactory.javapublic class ShapeFactory public static Shape produceShape(Stri ng shape) throws Un supportedShapeExcepti on if (shape.equals(Circle)System.out.pri ntln (Circle);return new Circle;else if(shape.equal

13、s(Tria ngle)System.out.pri ntl n(Tria ngle);retur n new Trian gle;else if(shape.equals(Recta ngle)System.out.pri ntl n(Recta ngle);return new Recta ngle;else throw new Un supportedShapeExcepti on( Un supportedShapeExcepti on use);Clie nt.javapublic class Clie nt public static void main(String args)U

14、n supportedShapeExcepti on .javapublic class Un supportedShapeExcepti on exte nds Excepti onpublic Un supportedShapeExcepti on() System.out.println(”绘制图形异常，请确认输入图形。 ”)；3.类图:OffTT* gdlm怦 i) raid* produc口htaipdQrp hvgfaQfGiRiwtwFiidnn* pjnDtiUcdmageHfiaOgi ij JrrfcsgpHesdsrJftgRBHjEker* rHgxflmO MV实现代

15、码：ImageReader .javapublic in terface ImageReader public void readlmage();JpgReader.javapublic class JpgReader impleme nts ImageReader public void readlmage()System.out.pri ntln (read jgp image);GifReader.javapublic class GifReader impleme nts ImageReader public void readImage()System.out.pri ntln (r

16、ead gif image);ImageReaderFactory.javapublic in terface ImageReaderFactory public ImageReader producelmageReader();JpgReaderFactory.javapublic class JpgReaderFactory impleme nts ImageReaderFactory public ImageReader producelmageReader()System.out.pri ntl n(jpg reader); retur n new JpgReader();GifRea

17、derFactory.javapublic class GifReaderFactory impleme nts ImageReaderFactory public ImageReader produceImageReader()System.out.pri ntl n(gif reader);return new GifReader();Clie nt.javapublic class Clie nt public static void main(String args)4.类图: tia&afi Cl CTEJte r-Stbai. ij T5t3ffeaXll nrifri：nflli

18、ofirai 护 血twrGaPoUIIIamwun-uirt： si曲i杠血” ftrmr artoBo+ 1)从加|J汕IKbAban tCAinbafid 1EpngijrFddi-,J 5p nglurFddiKh-crereEs-iQn实现代码：AbstractButton .javapublic in terface AbstractButt on GreenButton .javapublic class Gree nButt on impleme nts AbstractButt on public void acti on()System.out.pri ntln (gree

19、 n butt on);BlueButton .javapublic class BlueButt on impleme nts AbstractButt on public void acti on() System.out.pri ntl n(blue butt on);AbstractTextbox.javapublic in terface AbstractTextboxpublic void acti on();Gree nTextbox.javapublic class Gree nTextbox impleme nts AbstractTextbox public void ac

20、ti on() System.out.pri ntln (gree n textbox);BlueTextbox.javapublic class BlueTextbox impleme nts AbstractTextbox public void acti on() System.out.pri ntl n(blue textbox);AbstractComboBox.javapublic in terface AbstractComboBox public void acti on();Gree nComboBox.javapublic class Gree nComboBox impl

21、eme nts AbstractComboBox public void acti on() System.out.pri ntl n(gree n combo box);BlueComboBox.javapublic class BlueComboBox impleme nts AbstractComboBox public void acti on() System.out.pri ntl n(blue combo box);SkinF actory.javapublic in terface SkinF actory public AbstractButt on createButt o

22、n();public AbstractTextbox createTextbox(); public AbstractComboBox createComboBox();Spri ngSk inF actory.javapublic class Sprin gSk inF actory impleme nts SkinF actory public AbstractButt on createButt on() System.out.pri ntln (” 生产 gree n butt on); return new Gree nButt on();public AbstractTextbox

23、 createTextbox() System.out.println(” 生产 green textbox); retur n new Gree nTextbox();public AbstractComboBox createComboBox() System.out.println(” 生产 green combo box); return new Gree nComboBox();SummerSk inF actory.javapublic class SummerSk inF actory impleme nts SkinF actory public AbstractButt on

24、 createButt on() System.out.println(生产 blue button); return new BlueButt on();public AbstractTextbox createTextbox() System.out.println(生产 blue textbox); return new BlueTextbox();public AbstractComboBox createComboBox() System.out.println(” 生产 blue combo box); retur n new BlueComboBox();Clie nt.java

25、public class Clie nt public static void main(String args)5.类图:Compute instarce : ComputeQ-Compute ()+ getlnstance (int number : Compute实现代码：public class Compute private static Compute instanee;private Compute() public static Compute get In sta nce(i nt nu mber) if(nu mber = 0)System.out.println(”请输入

26、大于 0的整数);if(i nsta nce.len gth = 0)for(i nt i = 0, i q q 乙q 1 |,q aiueuJiaiuejjieujajuir /vau = 口|(linu = Hir)4!(q ueaiooq q ueaiooq乙q uEOQoq 1 |,q ueaiooq aiueu 6uu;s) iaiuejjieujajuirjaB iaiuejjieujajuir oijejs siqnd!(q q，乙q9uJEU)odns(q ueaiooq q ueaiooq 乙q uEOQoq 1 |,q ueaiooq aiueu 6uu;s) iaiuej

27、jieujajuir ajeAud：linu = i，jir iaiuejjieujajuir orbjs ajeAudJaiuejjieujajuir spuajxa iaiuejjieujajuir ssep siqnd!aiuejz|euja;uir6u!MSxeAe! podiui冷so】 a6e|oedbabP iaiuejjieujajuirburned.蜩咖j|冋備*i-i；|Lni CuuRiurauj *pirn 4 luw.j mu pwMi ips -片rHdiTHaaC 貝丄二 列 anftwrrff !(*#尹昼畔(H JFBfMQ(lAmrna 疋mq fquaa,

28、Li99UJEL ZULQEb |.aLlJEJ JBLEMT rcJC)jniEUDO?LiMIn一 |M rijR 4MT dlidr(Ouw*?-曹；爲 nmiSJI nternalFrameDemo.javapackage test;import java.awt.BorderLayout;import java.awt.C ontainer;import java.awt.Dime nsion;import java.awt.eve nt.Act ionEvent;import java.awt.eve nt.Act ion Liste ner;import java.awt.eve nt.Wi ndowAdapter;import java.awt.eve nt.Wi ndowEve nt;import javax.swi ng.J Butt on;import javax.swi ng.J D