第3章 创建型模式实训.docx

1、第3章 创建型模式实训第3章 创建型模式实训3.3 实训练习3.3.2 填空题1. 某系统提供一个简单计算器，具有简单的加法和减法功能，系统可以根据用户的选择实例化相应的操作类。现使用简单工厂模式设计该系统，类图如图1所示：图1 类图在图1中，Operation是抽象类，其中定义了抽象方法getResult()，其子类AddOperation用于实现加法操作，SubOperation用于实现减法操作，Calculator是简单工厂类，工厂方法为createOperation()，该方法接收一个char类型的字符参数，如果传入的参数为“+”，工厂方法返回一个AddOperation类型的对象，如

2、果传入的参数为“-”，则返回一个SubOperation类型的对象。【Java代码】abstract class Operation protected int numberA; protected int numberB; / numberA和numberB的Setter方法和Getter方法省略 public (1) int getResult();class AddOperation extends Operation public int getResult() return numberA + numberB; class SubOperation extends Operation

3、 public int getResult() return numberA - numberB; class Calculator public (2) createOperation(char operator) Operation op = null; (3) case +: op = (4) ; break; case -: op = (5) ; break; (6) ; class Test public static void main(String args) int result; Operation op1 = Calculator.createOperation(+); o

4、p1.setNumberA(20); op1.setNumberB(10); result = (7) ; System.out.println(result); 2. 某软件公司欲开发一个数据格式转换工具，可以将不同数据源如txt文件、数据库、Excel表格中的数据转换成XML格式。为了让系统具有更好的扩展性，在未来支持新类型的数据源，开发人员使用工厂方法模式设计该转换工具的核心类。在工厂类中封装了具体转换类的初始化和创建过程，客户端只需使用工厂类即可获得具体的转换类对象，再调用其相应方法实现数据转换操作。其类图如图1所示：图1 类图在图1中，ConvertorCreator是抽象工厂接口，

5、它声明了工厂方法getConvertor()，在其子类中实现该方法，用于创建具体的转换对象；Convertor是抽象产品接口，它声明了抽象数据转换方法transform()，在其子类中实现该方法，用于完成具体的数据转换操作。类DBConvertor和TXTConvertor分别用于将数据库中的数据和txt文件中的数据转换为XML格式。【Java代码】interface ConvertorCreator (1) ;interface Convertor public String transform();class DBConvertorCreator implements ConvertorC

6、reator public Convertor getConvertor() (2) ; class TXTConvertorCreator implements ConvertorCreator public Convertor getConvertor() (3) ; class DBConvertor implements Convertor public String transform() /实现代码省略 class TXTConvertor implements Convertor public String transform() /实现代码省略 class Test publi

7、c static void main(String args) ConvertorCreator creator; (4) ; creator = new DBConvertorCreator(); convertor = (5) ; convertor.transform(); 如果需要针对一种新的数据源进行数据转换，该系统至少需要增加 (6) 个类。工厂方法模式体现了以下哪些面向对象设计原则？ (7) 。（多选）A. 开闭原则 B. 依赖倒转原则 C. 接口隔离原则 D. 单一职责原则 E. 合成复用原则3. 某手机游戏软件公司欲推出一款新的游戏软件，该软件能够支持Symbian、Andr

8、oid和Windows Mobile等多个主流的手机操作系统平台，针对不同的手机操作系统，该游戏软件提供了不同的游戏操作控制类和游戏界面控制类，并提供相应的工厂类来封装这些类的初始化。软件要求具有较好的扩展性以支持新的操作系统平台，为了满足上述需求，采用抽象工厂模式进行设计所得类图如图1所示：图1 类图 在该设计方案中，具体工厂类如SymbianFactory用于创建Symbian操作系统平台下的游戏操作控制类SymbianOperationController和游戏界面控制类SymbianInterfaceController，再通过它们的业务方法来实现对游戏软件的初始化和运行控制。【Jav

9、a代码】interface AbstractFactory public OperationController getOperationController(); public InterfaceController getInterfaceController();interface OperationController public void init(); /其他方法声明省略interface InterfaceController public void init(); /其他方法声明省略class SymbianFactory implements AbstractFactory

10、 public OperationController getOperationController() (1) ; public InterfaceController getInterfaceController() (2) ; class AndroidFactory (3) public OperationController getOperationController() return new AndroidOperationController(); public InterfaceController getInterfaceController() return new An

11、droidInterfaceController(); class SymbianOperationController (4) public void init() /实现代码省略 /其他方法声明省略class AndroidOperationController (5) public void init() /实现代码省略 /其他方法声明省略class SymbianInterfaceController implements InterfaceController public void init() /实现代码省略 /其他方法声明省略class AndroidInterfaceCont

12、roller implements InterfaceController public void init() /实现代码省略 /其他方法声明省略class Test public static void main(String args) AbstractFactory af; (6) oc; (7) ic; af = new SymbianFactory(); oc = (8) ; ic = (9) ; oc.init(); ic.init(); 如何需要在上述设计方案中增加对Windows Mobile操作系统的支持，需对该设计方案进行哪些调整，简单说明实现过程。4. 某软件公司欲开发

13、一个音频和视频播放软件，为了给用户使用提供方便，该播放软件提供了多种界面显示模式，如完整模式、精简模式、记忆模式、网络模式等。在不同的显示模式下主界面的组成元素有所差异，如在完整模式下将显示菜单、播放列表、主窗口、控制条等，在精简模式下只显示主窗口和控制条，而在记忆模式下将显示主窗口、控制条、收藏列表等。现使用建造者模式设计该软件，所得类图如图1所示：图1 类图在该设计方案中，MainScreen是播放器的主界面，它是一个复合对象，包括菜单、播放列表、主窗口和控制条等成员。ModeBuilder是一个抽象类，定义了一组抽象方法buildXXX()用于逐步构造一个完整的MainScreen对象，

14、getScreen()是工厂方法，用于返回一个构造好的MainScreen对象。ScreenModeController充当指挥者，用于指导复合对象的创建，其中construct()方法封装了具体创建流程，并向客户类返回完整的产品对象。【Java代码】class MainScreen public String menu; public String playList; public String mainWindow; public String controlBar; (1) class ModeBuilder protected MainScreen screen = new MainS

15、creen(); public abstract void buildMenu(); public abstract void buildPlayList(); public abstract void buildMainWindow(); public abstract void buildControlBar(); public MainScreen getScreen() (2) ; class FullModeBuilder extends ModeBuilder public void buildMenu() /实现代码省略 public void buildPlayList() /

16、实现代码省略 public void buildMainWindow() /实现代码省略 public void buildControlBar() /实现代码省略 class SimpleModeBuilder extends ModeBuilder public void buildMenu() /实现代码省略 public void buildPlayList() /实现代码省略 public void buildMainWindow() /实现代码省略 public void buildControlBar() /实现代码省略 class ScreenModeController pr

17、ivate ModeBuilder mb; public void setModeBuilder( (3) ) this.mb = mb; public MainScreen construct() MainScreen ms; mb.buildMenu(); mb.buildPlayList(); mb.buildMainWindow(); mb.buildControlBar(); ms= (4) ; return ms; class Test public static void main(String args) ScreenModeController smc = (5) ; Mod

18、eBuilder mb; mb = new FullModeBuilder(); /构造完整模式界面 MainScreen screen; smc.setModeBuilder( (6) ); screen = (7) ; System.out.println(screen.menu); /其他代码省略 5. 某数据处理软件需要增加一个图表复制功能，在图表对象中包含一个数据集对象，用于封装待显示的数据，可以通过界面的“复制”按钮将该图表复制一份，复制后可以得到新的图表对象，用户可以修改新图表的编号、颜色和数据。现使用原型模式设计该软件，所得类图如图1所示：图1 类图在该设计方案中，DataCh

19、art类包含一个DataSet对象，在复制DataChart对象的同时将复制DataSet对象，因此需要使用深克隆技术，可使用流来实现深克隆。【Java代码】import java.io.*;class DataSet implements Serializable /具体实现代码省略 class Color implements Serializable /具体实现代码省略 class DataChart implements Serializable private DataSet ds = new DataSet(); private Color color = new Color();

20、 private int no; /成员属性的Getter方法和Setter方法省略 public void display() /具体实现代码省略 /使用流实现深克隆，复制容器的同时复制成员 public (1) deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException, OptionalDataException /将对象写入流中 ByteArrayOutputStream bao=new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream oos=new (2) ; oos.writeObject(

21、(3) ); /将对象从流中取出 ByteArrayInputStream bis=new ByteArrayInputStream(bao.toByteArray(); ObjectInputStream ois=new (4) ; return( (5) ); class Test public static void main(String args) DataChart chart1,chart2 = null; chart1 = new DataChart(); try chart2 = (DataChart)chart1.deepClone(); catch(Exception e

22、) e.printStackTrace(); System.out.println(chart1=chart2); System.out.println(chart1.getDs()=chart2.getDs(); System.out.println(chart1.getNo()=chart2.getNo(); 编译并运行上述代码，输出结果为： (6) 、 (7) 、 (8) 。在本实例中，DataChart类和DataSet类需要实现Serializable接口的原因是 (9) 。6. 为了避免监控数据显示不一致并节省系统资源，在某监控系统的设计方案中提供了一个主控中心类，该主控中心类使用

23、单例模式进行设计，类图如图1所示：图1 类图在图1中，主控中心类MainControllerCenter是单例类，它包含一系列成员对象并可以初始化、显示和销毁成员对象，对应的方法分别为init()、load()和destroy()，此外还提供了静态工厂方法getInstance()用于创建MainControllerCenter类型的单例对象。【Java代码】class MainControllerCenter private Menu menu; /主控中心菜单 private ToolBar tb; /主控中心工具栏 private MainForm mf; /主控中心主窗口 privat

24、e (1) MainControllerCenter mcc; (2) MainControllerCenter public void init() menu = new Menu(); tb = new ToolBar(); mf = new MainForm(); public void load() menu.display();tb.display(); mf.display(); public void destroy() menu.destroy(); tb.destroy(); mf.destroy(); public static MainControllerCenter g

25、etInstance() if(mcc=null) (3) ; return mcc; class Test public static void main(String args) MainControllerCenter mcc1,mcc2; mcc1 = MainControllerCenter.getInstance(); mcc2 = MainControllerCenter.getInstance(); System.out.println(mcc1=mcc2); /其他代码省略 编译并运行上述代码，输出结果为 (4) 。 在本实例中，使用了 (5) （填写懒汉式或饿汉式）单例模式

26、，其主要优点是 (6) ，主要缺点是 (7) 。3.3.3 综合题1. 使用简单工厂模式模拟女娲(Nvwa)造人(Person)，如果传入参数“M”，则返回一个Man对象，如果传入参数“W”，则返回一个Woman对象，用Java语言实现该场景。现需要增加一个新的Robot类，如果传入参数“R”，则返回一个Robot对象，对代码进行修改并注意“女娲”的变化。2. 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

27、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用于创建具体的图片读取器对象。使用工厂方法模式实现该程序的设计。3. 计算机包含内存(RAM)、CPU等硬件设备，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计算机设备创建过程并绘制相应的类图。 4. 电脑组装工厂可以将CPU、内存、硬盘、主机、显示器等硬件设备组装在一起构成一台完整的电脑，且构成的电脑可以是笔记本，也可以是台式机，还可以是不提供显示器的服务器主机。对于用户而言，无须关心电脑的组成设备和组装过程，工厂返回给用户的是完整的电脑对象。使用建造者模式实现电脑组装过程，要求绘制类图并编程实现。5. 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。6. 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，如两个或三个，设计并编写代码实现一个多例类。