《Java设计模式》结课论文

《设计模式》结课论文姓名：程奥琦老师：邓式阳学号：11021440102专业：计算机科学与技术（软件外包）班级：2011级1班论文题目：java程序设计模式-工厂方法模式摘：工厂方法模式（别名：虚拟构造）定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。FactoryMethod使一个类的实例化延迟到其子类。MediatorPattern(AnothreName:VirtualConstructor)Defineaninterfaceforcreatinganobject,butletsubclassesDecidewhichclasstoinstantiate.FactoryMeyhodletsaclassdeferinstantiationtosubclasses.------上述是摘自《DesignPatterns》中GOF对工厂方法模式的高度概括下面就Java程序设计模式中工厂模式做一些介绍以及设计一个简单的程序设计，再总结一些个人体会。一工厂方法模式的介绍在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有的产品的创建，而是将具体创建的工作交给子类去做。这个核心类则摇身一变，成为了一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂子类必须实现的接口，而不接触哪一个产品类应当被实例化这种细节。1.1工厂方法模式角色（1）抽象工厂（Creator）角色：担任这个角色的是工厂方法模式的核心，它是与应用程序无关的。任何在模式中创建对象的工厂类必须实现这个接口。在上面的系统中这个角色由Java接口Creator扮演；在实际的系统中，这个角色也常常使用抽象Java类实现。（2）具体工厂（ConcreteCreator）角色：担任这个角色的是实现了抽象工厂接口的具体Java类。具体工厂角色含有与应用密切相关的逻辑，并且受到应用程序的调用以创建产品对象。在本系统中给出了两个这样的角色，也就是具体Java类ConcreteCreator1和ConcreteCreator2。（3）抽象产品（Product）角色：工厂方法模式所创建的对象的超类型，也就是产品对象的共同父类或共同拥有的接口。在本系统中，这个角色由Java接口Product扮演；在实际的系统中，这个角色也常常使用抽象Java类实现。（4）具体产品（ConcreteProduct）角色：这个角色实现了抽象产品角色所声明的接口。工厂方法模式所创建的每一个对象都是某个具体产品角色的实例。1.2工厂方法模式的适用环境在以下情况下可以使用工厂方法模式：（1）一个类不知道它所需要的对象的类：在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体的产品对象由具体工厂类创建；客户端需要知道创建具体产品的工厂类。（2）一个类通过其子类来指定创建哪个对象：在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展。（3）将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无需关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。二做一个简单的程序设计下面是一个简单的水果生产程序，描述农场种植水果的过程程序设计步骤如下：在这个系统里需要描述下列的水果：葡萄Grape草莓Strawberry苹果Apple水果与其他的植物有很大的不同，就是水果最终是可以采摘食用的。那么一个自然的作法就是建立一个各种水果都适用的接口，以便与农场里的其他植物区分开。水果接口规定出所有的水果必须实现的接口，包括任何水果类必须具备的方法：种植plant()，生长grow()以及收获harvest()。这个水果接口的源代码如下所示。代码清单1：接口Fruit的源代码publicinterfaceFruit{//生长voidgrow();//收获voidharvest();//种植voidplant();}Apple类是水果类的一种，因此它实现了水果接口所声明的所有方法。另外，由于苹果是多年生植物，因此多出一个treeAge性质，描述苹果树的树龄。下面是这个苹果类的源代码。代码清单2：类Apple的源代码publicclassAppleimplementsFruit{privateinttreeAge;//生长publicvoidgrow(){log(Appleisgrowing...);}//收获publicvoidharvest(){log(Applehasbeenharvested.);}//种植publicvoidplant(){log(Applehasbeenplanted.);}//辅助方法publicstaticvoidlog(Stringmsg){System.out.println(msg);}//树龄的取值方法publicintgetTreeAge(){returntreeAge;}//树龄的赋值方法publicvoidsetTreeAge(inttreeAge){this.treeAge=treeAge;}}同样，Grape类是水果类的一种，也实现了Fruit接口所声明的所有的方法。但由于葡萄分有籽和无籽两种，因此，比通常的水果多出一个seedless性质，葡萄类的源代码如下所示。可以看出，Grape类同样实现了水果接口，从而是水果类型的一种子类型。代码清单3：类Grape的源代码publicclassGrapeimplementsFruit{privatebooleanseedless;//生长publicvoidgrow(){log(Grapeisgrowing...);}//收获publicvoidharvest(){log(Grapehasbeenharvested.);}//种植publicvoidplant(){log(Grapehasbeenplanted.);}//辅助方法publicstaticvoidlog(Stringmsg){System.out.println(msg);}//有无籽的取值方法publicbooleangetSeedless(){returnseedless;}//有无籽的赋值方法publicvoidsetSeedless(booleanseedless){this.seedless=seedless;}}Strawberry类实现了Fruit接口，因此，也是水果类型的子类型，其源代码如下所示。代码清单4：类Strawberry的源代码publicclassStrawberryimplementsFruit{//生长publicvoidgrow(){log(Strawberryisgrowing...);}//收获publicvoidharvest(){log(Strawberryhasbeenharvested.);}//种植publicvoidplant(){log(Strawberryhasbeenplanted.);}//辅助方法publicstaticvoidlog(Stringmsg){System.out.println(msg);}}农场的园丁也是系统的一部分，自然要由一个合适的类来代表。这个类就FruitGardener类，其结构由下面描述。FruitGardener类会根据客户端的要求，创建出不同的水果对象，比如苹果（Apple），葡萄（Grape）或草莓（Strawberry）的实例。而如果接到不合法的要求，FruitGardener类会抛出BadFruitException异常。园丁类的源代码如下所示。代码清单5：FruitGardener类的源代码publicclassFruitGardener{//静态工厂方法publicstaticFruitfactory(Stringwhich)throwsBadFruitException{if(which.equalsIgnoreCase(apple)){returnnewApple();}elseif(which.equalsIgnoreCase(strawberry)){returnnewStrawberry();}elseif(which.equalsIgnoreCase(grape)){returnnewGrape();}else{thrownewBadFruitException(Badfruitrequest);}}}可以看出，园丁类提供了一个静态工厂方法。在客户端的调用下，这个方法创建客户端所需要的水果对象。如果客户端的请求是系统所不支持的，工厂方法就会抛出一个BadFruitException异常。这个异常类的源代码如下所示。代码清单6：BadFruitException类的源代码publicclassBadFruitExceptionextendsException{publicBadFruitException(Stringmsg){super(msg);}}在使用时，客户端只需调用FruitGardener的静态方法factory()即可。请见下面的示意性客户端源代码。代码清单7：实现种植即Main()的实现publicclassPlantFruit{publicPlantFruit(){}publicstaticvoidmain(String[]args){PlantFruitplantfruit=newPlantFruit();try{//种植葡萄FruitGardener.factory(grape).plant();FruitGardener.factory(grape).grow();FruitGardener.factory(grape).harvest();System.out.println(==============================);//种植苹果FruitGardener.factory(apple).plant();FruitGardener.factory(apple).grow();FruitGardener.factory(apple).harvest();System.out.println(==============================);//种植草莓FruitGardener.factory(strawberry).plant();FruitGardener.factory(strawberry).grow();FruitGardener.factory(strawberry).harvest();System.out.println(==============================);}catch(BadFruitExceptione){}}}到此为止，我们的简单程序已经设计完成，我们可以通过创建FruitGardener对象来完成水果的种植，无论你要种什么，只需调用对象中的factory()方法。工厂类的示意性源代码如下所示。可以看出，这个工厂方法创建了一个新的具体产品的实例并返还给调用者。代码清单8：Creator类的源代码publicclassCreator{//静态工厂方法publicstaticProductfactory(){returnnewConcreteProduct();}}抽象产品角色的主要目的是给所有的具体产品类提供一个共同的类型，在最简单的情况下，可以简化为一个标识接口。所谓标识接口，就是没有声明任何方法的空接口。代码清单9：抽象角色Product接口的源代码publicinterfaceProduct{}具体产品类的示意性源代码如下。代码清单10：具体产品角色ConcreteProduct类的源代码publicclassConcreteProductimplementsProduct{publicConcreteProduct(){}}虽然在这个简单的