实验指导书(设计模式)

《Java设计模式》实验指导书主讲教师：孙晓飞枣庄学院信息科学与工程学院目录实验一“创建型模式”的应用...........................1实验二“结构型模式”的应用...........................3实验三“行为型模式”（1）的应用......................5实验四“行为型模式”（2）的应用......................7实验五混合设计模式...................................91实验一“创建型模式”的应用一、实验目的1、以本实验指导中的FactoryMethod模式为实验实例，掌握五类“创建型模式”的工作原理和应用环境。2、掌握工厂方法模式（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“创建型模式”的实验过程。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）、2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。3实验二“结构型模式”的应用一、实验目的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。二、实验原理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。三、实验内容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。四、实验要求所设计的实验程序要满足以下两点：1）体现“结构型模式”的工作原理；2）符合面向对象的六条设计原则。4五、实验步骤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。六、实验小结整理实验结果，小结实验心得体会。5实验三“行为型模式”（1）的应用一、实验目的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。二、实验原理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。6三、实验内容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。四、实验要求所设计的实验程序要满足以下两点：1）体现“行为型模式”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“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）。3、上机测试程序，调试出正确结果。六、实验小结整理实验结果，小结实验心得体会。7实验四“行为型模式”（2）的应用一、实验目的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、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。二、实验原理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、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83、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。三、实验内容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。四、实验要求所设计的实验程序要满足以下两点：1）体现“行为型模式”的工作原理；2）符合面向对象的六条设计原则。五、实验步骤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）。3、上机测试程序，调试出正确结果。六、实验小结整理实验结果，小结实验心