實驗2設計模式實驗一

1、軟件體系結構實驗報告項目名稱 專業(yè)班級 學 號 姓 名 實驗成績：批閱教師：年 月 日9實驗2 設計模式實驗一實驗學時： 4 每組人數(shù)： 1 實驗類型： 3 （1：基礎性 2：綜合性 3：設計性 4：研究性）實驗要求： 1 （1：必修 2：選修 3：其它）實驗類別： 3 （1：基礎 2：專業(yè)基礎 3：專業(yè) 4：其它）一、實驗目的1熟練使用面向對象設計原則對系統(tǒng)進行重構；2熟練使用PowerDesigner和任意一種面向對象編程語言實現(xiàn)幾種常見的創(chuàng)建型設計模式，包括簡單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、適配器模式、組合模式、外觀模式和代理模式，理解每一種設計模式的模式動機，掌握模式

2、結構，學習如何使用代碼實現(xiàn)這些模式。二、實驗內(nèi)容1在某圖形庫API中提供了多種矢量圖模板，用戶可以基于這些矢量圖創(chuàng)建不同的顯示圖形，圖形庫設計人員設計的初始類圖如下所示：在該圖形庫中，每個圖形類（如Circle、Triangle等）的init()方法用于初始化所創(chuàng)建的圖形， setColor()方法用于給圖形設置邊框顏色，fill()方法用于給圖形設置填充顏色，setSize()方法用于設置圖形的大小，display()方法用于顯示圖形?？蛻纛?Client)在使用該圖形庫時發(fā)現(xiàn)存在如下問題： 由于在創(chuàng)建窗口時每次只需要使用圖形庫中的一種圖形，因此在更換圖形時需要修改客戶類源代碼； 在圖形庫中

3、增加并使用新的圖形時需要修改客戶類源代碼； 客戶類在每次使用圖形對象之前需要先創(chuàng)建圖形對象，有些圖形的創(chuàng)建過程較為復雜，導致客戶類代碼冗長且難以維護?，F(xiàn)需要根據(jù)面向對象設計原則對該系統(tǒng)進行重構，要求如下： 隔離圖形的創(chuàng)建和使用，將圖形的創(chuàng)建過程封裝在專門的類中，客戶類在使用圖形時無須直接創(chuàng)建圖形對象，甚至不需要關心具體圖形類類名； 客戶類能夠方便地更換圖形或使用新增圖形，無須針對具體圖形類編程，符合開閉原則。繪制重構之后的類圖并說明在重構過程中所運用的面向對象設計原則。2使用簡單工廠模式設計一個可以創(chuàng)建不同幾何形狀(Shape)，如圓形(Circle)、矩形(Rectangle)和三角形(Tr

4、iangle)等的繪圖工具類，每個幾何圖形均具有繪制Draw()和擦除Erase()兩個方法，要求在繪制不支持的幾何圖形時，拋出一個UnsupportedShapeException異常，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。3. 現(xiàn)需要設計一個程序來讀取多種不同類型的圖片格式，針對每一種圖片格式都設計一個圖片讀取器(ImageReader)，如GIF圖片讀取器(GifReader)用于讀取GIF格式的圖片、JPG圖片讀取器(JpgReader)用于讀取JPG格式的圖片。圖片讀取器對象通過圖片讀取器工廠ImageReaderFactory來創(chuàng)建，ImageReaderFactory是一個抽象類，用于定義創(chuàng)建

5、圖片讀取器的工廠方法，其子類GifReaderFactory和JpgReaderFactory用于創(chuàng)建具體的圖片讀取器對象。試使用工廠方法模式設計該程序，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。需充分考慮系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。4. 某軟件公司欲開發(fā)一套界面皮膚庫，可以對桌面軟件進行界面美化。不同的皮膚將提供視覺效果不同的按鈕、文本框、組合框等界面元素，其結構如下圖所示：該皮膚庫需要具備良好的靈活性和可擴展性，用戶可以自由選擇不同的皮膚，開發(fā)人員可以在不修改既有代碼的基礎上增加新的皮膚。試使用抽象工廠模式設計該皮膚庫，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。5. 使用單例模式的思想實現(xiàn)多例模式，確保系統(tǒng)中某個類的對象只能存在

6、有限個，例如兩個或三個，設計并編寫代碼實現(xiàn)一個多例類。6. 使用單例模式設計一個多文檔窗口（注：在Java AWT/Swing開發(fā)中可使用JDesktopPane和JInternalFrame來實現(xiàn)），要求在主窗體中某個內(nèi)部子窗體只能實例化一次，即只能彈出一個相同的子窗體，如下圖所示，編程實現(xiàn)該功能。（注：用C#或C+實現(xiàn)類似功能也可以）7. 現(xiàn)有一個接口DataOperation定義了排序方法sort(int) 和查找方法search(int, int)，已知類QuickSort的quickSort(int)方法實現(xiàn)了快速排序算法，類BinarySearch 的binarySearch(in

7、t, int)方法實現(xiàn)了二分查找算法。試使用適配器模式設計一個系統(tǒng)，在不修改源代碼的情況下將類QuickSort和類BinarySearch的方法適配到DataOperation接口中。繪制類圖并編程實現(xiàn)。（要求實現(xiàn)快速排序和二分查找，使用對象適配器實現(xiàn)）8. 使用組合模式設計一個殺毒軟件(AntiVirus)的框架，該軟件既可以對某個文件夾(Folder)殺毒，也可以對某個指定的文件(File)進行殺毒，文件種類包括文本文件TextFile、圖片文件ImageFile、視頻文件VideoFile。繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。9. 某軟件公司為新開發(fā)的智能手機控制與管理軟件提供了一鍵備份功能，通過

8、該功能可以將原本存儲在手機中的通信錄、短信、照片、歌曲等資料一次性全部拷貝到移動存儲介質(zhì)（例如MMC卡或SD卡）中。在實現(xiàn)過程中需要與多個已有的類進行交互，例如通訊錄管理類、短信管理類等，為了降低系統(tǒng)的耦合度，試使用外觀模式來設計并編程模擬實現(xiàn)該一鍵備份功能。 10. 某信息系統(tǒng)需要提供一個數(shù)據(jù)處理和報表顯示模塊，該模塊可以讀取不同類型的文件中的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)轉換成XML格式，然后對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，最后以報表方式來顯示數(shù)據(jù)。由于該過程需要涉及到多個類，試使用外觀模式設計該數(shù)據(jù)處理和報表顯示模塊。考慮到有些文件本身已經(jīng)是XML格式，無須進行格式轉換，為了讓系統(tǒng)具有更好的擴展性，在系統(tǒng)設計中可以引

9、入抽象外觀類。11. 在某應用軟件中需要記錄業(yè)務方法的調(diào)用日志，在不修改現(xiàn)有業(yè)務類的基礎上為每一個類提供一個日志記錄代理類，在代理類中輸出日志，例如在業(yè)務方法method()調(diào)用之前輸出“方法method()被調(diào)用，調(diào)用時間為2014-11-5 10:10:10”，調(diào)用之后如果沒有拋異常則輸出“方法method()調(diào)用成功”，否則輸出“方法method()調(diào)用失敗”。在代理類中調(diào)用真實業(yè)務類的業(yè)務方法，使用代理模式設計該日志記錄模塊的結構，繪制類圖并編程模擬實現(xiàn)。12. 某軟件公司承接了某信息咨詢公司的收費商務信息查詢系統(tǒng)的開發(fā)任務，該系統(tǒng)的基本需求如下：(1) 在進行商務信息查詢之前用戶需要

10、通過身份驗證，只有合法用戶才能夠使用該查詢系統(tǒng)；(2) 在進行商務信息查詢時系統(tǒng)需要記錄查詢?nèi)罩荆员愀鶕?jù)查詢次數(shù)收取查詢費用。該軟件公司開發(fā)人員已完成了商務信息查詢模塊的開發(fā)任務，現(xiàn)希望能夠以一種松耦合的方式向原有系統(tǒng)增加身份驗證和日志記錄功能，客戶端代碼可以無區(qū)別地對待原始的商務信息查詢模塊和增加新功能之后的商務信息查詢模塊，而且可能在將來還要在該信息查詢模塊中增加一些新的功能。試使用代理模式設計并編程模擬實現(xiàn)該收費商務信息查詢系統(tǒng)?！咎崾荆菏褂帽Ｗo代理和智能引用代理】三、實驗要求1. 選擇合適的面向對象設計原則對系統(tǒng)進行重構，正確無誤地繪制重構之后的類圖；2. 結合實例，正確無誤地繪制簡

11、單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、適配器模式、組合模式、外觀模式和代理模式的模式結構圖；3. 使用任意一種面向對象編程語言實現(xiàn)簡單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、適配器模式、組合模式、外觀模式和代理模式實例，代碼運行正確無誤。四、實驗步驟1. 選擇合適的面向對象設計原則對系統(tǒng)進行重構，使用PowerDesigner繪制重構之后的類圖；2. 結合實例，使用PowerDesigner繪制簡單工廠模式實例結構圖并用面向對象編程語言實現(xiàn)該模式實例；3. 結合實例，使用PowerDesigner繪制工廠方法模式實例結構圖并用面向對象編程語言實現(xiàn)該模式實例；4. 結合實例，

12、使用PowerDesigner繪制抽象工廠模式實例結構圖并用面向對象編程語言實現(xiàn)該模式實例；5. 結合實例，使用PowerDesigner繪制多例模式實例結構圖并用面向對象編程語言實現(xiàn)該模式實例；6. 結合實例，使用PowerDesigner繪制單例模式實例結構圖并用面向對象編程語言實現(xiàn)該模式實例。7. 結合實例，使用PowerDesigner繪制適配器模式實例結構圖并用面向對象編程語言實現(xiàn)該模式實例；8. 結合實例，使用PowerDesigner繪制組合模式實例結構圖并用面向對象編程語言實現(xiàn)該模式實例；9. 結合實例，使用PowerDesigner繪制外觀模式實例結構圖并用面向對象編程語言實

13、現(xiàn)該模式實例；10. 結合實例，使用PowerDesigner繪制外觀模式實例結構圖并用面向對象編程語言實現(xiàn)該模式實例；11. 結合實例，使用PowerDesigner繪制代理模式實例結構圖并用面向對象編程語言實現(xiàn)該模式實例；12. 結合實例，使用PowerDesigner繪制代理模式實例結構圖并用面向對象編程語言實現(xiàn)該模式實例。五、實驗結果1. 重構之后的類圖：重構過程中所使用的面向對象設計原則及簡要說明：2. 類圖：實現(xiàn)代碼：/代碼顏色使用黑色，字體使用Times New Roman或Arial，字號為五號，如abstract class Shape3. 類圖：實現(xiàn)代碼：4. 類圖：實現(xiàn)代碼：5. 類圖：實現(xiàn)代碼：6. 類圖：實現(xiàn)代碼：7. 類圖：實現(xiàn)代碼：8. 類圖：實現(xiàn)代碼：9. 類圖：實現(xiàn)代碼：10. 類圖：實現(xiàn)代碼：11. 類圖：實現(xiàn)代碼：12. 類圖：實現(xiàn)代碼：六、實驗小結給出本次實驗的體會，如學會了什么，遇到哪些問題，如何解決這些問題，存在哪些有待改進的地方?！咀ⅲ和瓿蓪嶒瀳蟾婧笳垊h除以下內(nèi)容】實驗報告提交要求：提交電子版實驗報告，格式為“學號-姓名-實驗2.doc”，如“39011