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设计模式实验指导书10学时教 师： 张 凯实验一 工厂模式的应用【实验目的】1) 掌握工厂模式（Factory）的特点2) 分析具体问题，使用工厂模式进行设计。【实验内容和要求】有一个OEM制造商代理做HP笔记本电脑(Laptop)，后来该制造商得到了更多的品牌笔记本电脑的订单Acer，Lenovo，Dell，该OEM商发现，如果一次同时做很多个牌子的本本，有些不利于管理。利用工厂模式改善设计，用C#控制台应用程序实现该OEM制造商的工厂模式。绘制该模式的UML图。【模式UML图】【模式代码（JAVA语言实现）】public class FactoryMethod public static void main(String args) Computer c;Factory f=new DellFactory();c=f.getComputerType();c.ComputerType();f=new LenovoFactory();c=f.getComputerType();c.ComputerType();f=new AcerFactory();c=f.getComputerType();c.ComputerType();interface FactoryComputer getComputerType();class DellFactory implements FactoryOverridepublic Computer getComputerType() return new Dell();class AcerFactory implements FactoryOverridepublic Computer getComputerType() return new Acer();class LenovoFactory implements FactoryOverridepublic Computer getComputerType() return new Lenovo();/* * 电脑品牌 */interface Computerpublic void ComputerType();class Dell implements ComputerOverridepublic void ComputerType() / TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("Dell Computer");class Acer implements ComputerOverridepublic void ComputerType() System.out.println("Acer Computer");class Lenovo implements ComputerOverridepublic void ComputerType() / TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("Lenovo Computer");【运行截图】【实验小结】通过本次实验，学会了使用工厂方法模式。工厂方法模式的适用性如下：当一个类不知道它所必须创建的对象的类时。当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象时。当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并且希望将哪一个帮助子类是代理这一信息局部化时。实验二 抽象工厂模式的应用【实验目的】1) 掌握抽象工厂模式（Abstract Factory）的特点2) 分析具体问题，使用抽象工厂模式进行设计。【实验内容和要求】麦当劳（McDonalds）和肯德基（KFC）快餐店都经营汉堡（Hamburg）和可乐（Cola），用C#控制台应用程序实现这两个快餐店经营产品的抽象工厂模式。绘制该模式的UML图。【模式UML图】【模式代码】public class AbstractFactoryTest public static void main(String args) Hamburg h;Cola c;AbstractFactory af=new MDNFactory();h=af.createHamburg();c=af.createCola();h.getHumburg();c.getCola();af=new KDJFactory();h=af.createHamburg();c=af.createCola();h.getHumburg();c.getCola();interface AbstractFactoryHamburg createHamburg();Cola createCola();class MDNFactory implements AbstractFactory Overridepublic Hamburg createHamburg() return new MDNHamburg();Overridepublic Cola createCola() return new MDNCola();class KDJFactory implements AbstractFactoryOverridepublic Hamburg createHamburg() return new KDJHamburg();Overridepublic Cola createCola() return new KDJCola();/* * kDJ & */interface Hamburgvoid getHumburg();class MDNHamburg implements HamburgOverridepublic void getHumburg() System.out.println("MDNHamburg");class KDJHamburg implements HamburgOverridepublic void getHumburg() / TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("KDJHamburg");interface Colavoid getCola();class MDNCola implements ColaOverridepublic void getCola() System.out.println("MDNCola");class KDJCola implements ColaOverridepublic void getCola() System.out.println("KDJCola");【运行截图】【实验小结】抽象工厂模式主要适用于以下情况：一系列要独立于它的产品的创建、组合和表示时。、一个系统要由多个产品系列中的一个来配置时。当要强调一系列相关的产品对象的设计以便进行联合使用时。当要提供一个产品类库，而只要显示它们的接口而不是实现时。实验三 适配器模式的应用【实验目的】1) 掌握适配器模式（Adapter）的特点2) 分析具体问题，使用适配器模式进行设计。【实验内容和要求】一个软件团队开发绘图系统，设计了圆对象(Circle)、矩形对象(Rectangle)，线对象(Line)都支持Draw()函数，即可以通过Draw()函数绘制图形。为了加快项目进度，将角度对象(Angle)绘制功能交给了合作团队实现。但合作团队将角度对象绘制函数定为了DrawAngle()。绘图系统提供给用户后，用户不满意，希望能统一的调用，不用记太多命令。应用适配器模式，用C#控制台应用程序完善该设计。绘制该模式的UML图。【模式UML图】【模式代码】public class AdapterTest public static void main(String args) Paint a=new AngleAdapter();a.draw();interface Paintvoid draw();class Circle implements PaintOverridepublic void draw() System.out.println("圆圆");class Rectangle implements PaintOverridepublic void draw() System.out.println("方方");class Line implements PaintOverridepublic void draw() System.out.println("线线");class Anglepublic void DrawAngle()System.out.println("角度");class AngleAdapter implements Paintprivate Angle a=new Angle();Overridepublic void draw() / TODO Auto-generated method stuba.DrawAngle();【运行截图】【实验小结】适配器模式主要适用于以下情况：当想要使用一个已经存在的类，但是该类的接口不符合现有的需求时。当需要创建一个可以被复用的类，该类能够与其他无关的类甚至无法预见的类协同工作时。当需要使用一个已经存在的子类，但是不可能对所有的都进行子类化以匹配他们的接口时，对象适配器可以对其父类接口进行适配。实验四 桥接模式的应用【实验目的】1) 掌握桥接模式（Bridge）的特点2) 分析具体问题，使用桥接模式进行设计。【实验内容和要求】一个咖啡店可以提供大杯(JorumCoffee)、中杯(MediumCoffee)、小杯(SmallCoffee)的咖啡(Coffee)，为了满足不同用户的口味，在咖啡中可以添加牛奶(Milk)，或者糖(Sugar)，或者柠檬(Lemon)，提供给用户不同口味的组合，如大杯咖啡加牛奶，中杯咖啡加糖，小杯咖啡加柠檬，小杯咖啡加糖等。应用桥接模式，用C#控制台应用程序实现该设计。绘制该模式的UML图。【模式类图】【模式代码】package Constructor;public class BridgeTest public static void main(String args) Bridge b;b=new Sugar();b.setCoffee(new JorumCoffee();b.getCoffee();b=new Milk();b.setCoffee(new SmallCoffee();b.getCoffee();interface Coffeevoid getCoffee();class JorumCoffee implements CoffeeOverridepublic void getCoffee() / TODO Auto-generated method stubSystem.out.print("大杯咖啡");class MediumCoffee implements CoffeeOverridepublic void getCoffee() / TODO Auto-generated method stubSystem.out.print("中杯咖啡");class SmallCoffee implements CoffeeOverridepublic void getCoffee() / TODO Auto-generated method stubSystem.out.print("小杯咖啡");/* * 配料 */abstract class Bridgeprotected Coffee c;void setCoffee(Coffee co)c=co;public void getCoffee()c.getCoffee();class Sugar extends BridgeOverridepublic void getCoffee()c.getCoffee();System.out.println("加糖");class Milk extends BridgeOverridepublic void getCoffee()c.getCoffee();System.out.println("加牛奶");class Lemon extends BridgeOverridepublic void getCoffee()c.getCoffee();System.out.println("加柠檬");【运行截图】【实验小结】桥接模式的适用情况有：当不希望在抽象和它的实现之间有一个固定的绑定关系时。当类的抽象以及它的实现都应该可以通过生成子类的方法加以扩充时。当对一个抽象类的实现部分的修改应对客户不产生影响时。实验五 装饰模式的应用【实验目的】1) 掌握装饰模式（Decorator）的特点2) 分析具体问题，使用装饰模式进行设计。【实验内容和要求】“喜羊羊逃命”游戏：喜羊羊被灰太狼追，喜羊羊最多5条命，灰太狼每咬到喜羊羊一次，喜羊羊就要少一条命。在逃的过程中喜羊羊可以吃到三种苹果，吃“红苹果”可以给喜羊羊加上保护罩，吃“绿苹果”可以加快喜羊羊奔跑速度，吃“黄苹果”可以使喜羊羊趟着水跑。应用装饰模式，用C#控制台应用程序实现该设计。绘制该模式的UML图。提示：这个例子如果用类的继承来实现的话那可就麻烦了，你需要为喜羊羊派生3*2*1=6个子类（有保护罩的喜羊羊，奔跑速度加快的喜羊羊，会趟水的喜羊羊，既有保护罩又会趟水的喜羊羊，奔跑速度快且会趟水的喜羊羊，有保护罩且奔跑速度快的喜羊羊，有保护罩、奔跑速度快且会趟水的喜羊羊），如果使用装饰模式的那就不用派生诸多子类了，当喜羊羊每吃到一个苹果，我们就用装饰模式给喜羊羊加一个动态增加一个新功能即可。【模式类图】【模式代码】public class DecoratorTest01 public static void main(String args) ConcreteXiYY cxyy=new ConcreteXiYY();ProtectXiYangyang px=new ProtectXiYangyang();FastXiYangyang fx=new FastXiYangyang();SwimingXiYangyang sx=new SwimingXiYangyang();px.setXiYangyang(cxyy);px.Operation();fx.setXiYangyang(px);fx.Operation();sx.setXiYangyang(fx);sx.Operation();interface XiYangyangpublic void Operation();class ConcreteXiYY implements XiYangyangOverridepublic void Operation() / TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("喜羊羊"); abstract class Decorator implements XiYangyangprotected XiYangyang xyy;public void setXiYangyang(XiYangyang xyy)this.xyy=xyy;Overridepublic void Operation() / TODO Auto-generated method stubxyy.Operation();class ProtectXiYangyang extends Decorator Overridepublic void Operation() / TODO Auto-generated method stubSystem.out.print(" 有保护罩的");super.Operation();class FastXiYangyang extends Decorator Overridepublic void Operation() / TODO Auto-generated method stubSystem.out.print(" 加速的");super.Operation();class SwimingXiYangyang extends Decorator Overridepublic void Operation() / TODO Auto-generated method stubSystem.out.print(" 会游泳的");super.Operation();【运行截图】【实验小结】装饰模式的适用情况有：当需要以不影响其他对象为前提实现动态、透明地给单个对象添加职责时。当需要将对象的某些职责进行撤销操作时。当不能用生成子类的方法进行当前系统的扩充时。实验六 代理模式的应用【实验目的】1) 掌握代理模式（Proxy）的特点2) 分析具体问题，使用代理模式进行设计。【实验内容和要求】生产商(Factory)需要销售商品(Product)，网上商城(E-Shop)提供了一个平台，可以帮助销售这些商品，获得更大的销量。当顾客(Custom)从网上商城选购商品的时候，实际是从生产商获得的商品。应用代理模式，用C#控制台应用程序改进该设计。绘制该模式的UML图。【模式UML图】【实验代码】public class ProxyTest01 public static void main(String args) / TODO Auto-generated method stubE_shop es=new E_shop();es.product();abstract class Productpublic abstract void product();class Factory extends ProductOverridepublic void product() / TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("商品正在促销中，满一百减50.");class E_shop extends Productprivate Factory factory;public E_shop()factory=new Factory();Overridepublic void product() / TODO Auto-generated method stubfactory.product();【运行截图】【实验小结】代理模式的有以下几种适用情况：当需要为一个对象在不同的地址空间提供局部的代表时。当需要创建开销非常大的对象时。当需要控制原始对象的访问时。当需要再访问对象时执行一些附加操作时，比如通过代理对象计算访问实际对象的次数。实验七 观察者模式的应用【实验目的】1) 掌握外观模式（Observer）的特点2) 分析具体问题，使用外观模式进行设计。【实验内容和要求】网上商店中如果商品（product）在名称（name）、价格（price）等方面有变化，系统能自动通知会员，将是网上商店区别传统商店的一大特色。如何设计实现？ 说明你所选择的设计模式，画出类关系图并指明各个类的角色。应用外观模式，用C#控制台应用程序改进该设计。绘制该模式的UML图。【模式UML图】【模式代码】import java.util.ArrayList;public class ObeserverTest public static void main(String args) / TODO Auto-generated method stubConcreteSubject cs=new ConcreteSubject();cs.Attach(new ConcreteObserver(cs, "1号会员");cs.Attach(new ConcreteObserver(cs, "2号会员");cs.Attach(new ConcreteObserver(cs, "3号会员");cs.Attach(new ConcreteObserver(cs, "4号会员");cs.setState("C+编程思想价钱下降100元");cs.Notify();abstract class Observerpublic abstract void update();class ConcreteObserver extends Observerprivate String name;private String state;private ConcreteSubject cs;public ConcreteSubject getConcreteSubject()return cs;public void setConcreteSubject(ConcreteSubject cs)this.cs=cs;public ConcreteObserver(ConcreteSubject cs,String name)this.cs=cs;this.name=name;Overridepublic void update() / TODO Auto-generated method stubstate=cs.getState();System.out.println(name+"观察到的状态是："+state); abstract class Subject private ArrayList<Observer> observers=new ArrayList<Observer>(); public void Attach(Observer o) observers.add(o); public void Detach(Observer o) observers.remove(o); /通知 public void Notify() for (int i = 0; i < observers.size(); i+) observers.get(i).update(); class ConcreteSubject extends Subject private String state; public void setState(String state) this.state=state; public String getState() return state; 【运行截图】【实验小结】观察者模式的适用情况有：当一个抽象模型有两个方面，而其中一个方面必须依赖于另一个方面时。当对一个对象的改变需要同时改变其他对象但是却不知道具体有多少个对象等到改变时。当一个对象必须通知其他对象但是却不能与其他对象造成紧密耦合时。实验八 职责链模式的应用【实验目的】1) 掌握职责链模式（Chain of Responsibility）的特点2) 分析具体问题，使用职责链模式进行设计。【实验内容和要求】高校学生请假需要符合学校规定，假如班主任可以批准1天假，系主任可以批准7天假，各学院院长可以批准30天，学校校长可以批准1年。应用职责链模式，用C#控制台应用程序实现该设计。绘制该模式的UML图。【模式UML图】【模式代码】public class StudentClient public static void main(String args) / TODO Auto-generated method stubHandler fdy=new FuDaoYuan();Handler xzr=new XiZhuRen();Handler xy=new XueYuan();Handler xx=new XueXiao();fdy.setSuccessor(xzr);xzr.setSuccessor(xy);xy.setSuccessor(xx);for (int i = 1; i < 20; i+=2) fdy.handleRequest(i);/处理请求的接口abstract class Handlerprotected Handler successor;public void setSuccessor(Handler successor)this.successor=successor;public abstract void handleRequest(int request);class FuDaoYuan extends HandlerOverridepublic void handleRequest(int request) / TODO Auto-generated method stubif(request<=1)System.out.println(this.getClass().getSimpleName()+"处理了请求"+request);elseif(this.successor!=null)System.out.println(this.getClass().getSimpleName()+"自身无法满足请求，转入下一个处理者");this.successor.handleRequest(request);class XiZhuRen extends HandlerOverridepublic void handleRequest(int request) / TODO Auto-generated method stubif(request<=7)System.out.println(this.getClass().getSimpleName()+"处理了请求"+request);elseif(this.successor!=null)System.out.println(this.getClass().getSimpleName()+"自身无法满足请求，转入下一个处理者");this.successor.handleRequest(request);class XueYuan extends HandlerOverridepublic void handleRequest(int request) / TODO Auto-generated method stubif(request<=9)System.out.println(this.getClass().getSimpleName()+"处理了请求"+request);elseif(this.successor!=null)System.out.println(this.getClass().getSimpleName()+"自身无法满足请求，转入下一个处理者");this.successor.handleRequest(request);class XueXiao extends HandlerOverridepublic void handleRequest(int request) / TODO Auto-generated method stubif(request<=15)System.out.println(this.getClass().getSimpleName()+"处理了请求"+request);elseSystem.out.println("该生请假时间太长，不能批准");【运行截图】FuDaoYuan处理了请求1FuDaoYuan自身无法满足请求，转入下一个处理者XiZhuRen处理了请求3FuDaoYuan自身无法满足请求，转入下一个处理者XiZhuRen处理了请求5FuDaoYuan自身无法满足请求，转入下一个处理者XiZhuRen处理了请求7FuDaoYuan自身无法满足请求，转入下一个处理者XiZhuRen自身无法满足请求，转入下一个处理者XueYuan处理了请求9FuDaoYuan自身无法满足请求，转入下一个处理者XiZhuRen自身无法满足请求，转入下一个处理者XueYuan自身无法满足请求，转入下一个处理者XueXiao处理了请求11FuDaoYuan自身无法满足请求，转入下一个处理者XiZhuRen自身无法满足请求，转入下一个处理者XueYuan自身无法满足请求，转入下一个处理者XueXiao处理了请求13FuDaoYuan自身无法满足请求，转入下一个处理者XiZhuRen自身无法满足请求，转入下一个处理者XueYuan自身无法满足请求，转入下一个处理者XueXiao处理了请求15FuDaoYuan自身无法满足请求，转入下一个处理者XiZhuRen自身无法满足请求，转入下一个处理者XueYuan自身无法满足请求，转入下一个处理者该生请假时间太长，不能批准FuDaoYuan自身无法满足请求，转入下一个处理者XiZhuRen自身无法满足请求，转入下一个处理者XueYuan自身无法满足请求，转入下一个处理者该生请假时间太长，不能批准【实验小结】职责链模式主要适用于以下情况：当有多个对象可以处理同一个请求，而具体哪个对象来处理这个请求在运行时刻需要自动判定时。当需要在不明确接受者的情况下向多个对象中的某一个提交请求时。当处理一个请求的对象集合应该动态地被确定时。实验九 访问者模式的应用【实验目的】1) 掌握访问者模式（Visitor）的特点2) 分析具体问题，使用访问者模式进行设计。【实验内容和要求】超市中有两类商品，苹果(Apple)和巧克力(Chocolate)，顾客(Custom)将所选商品放在购物车中(Shopping Cart)，然后到收银员(Cashier)处付款。在购物过程中，顾客需要对这些商品进行访问，以便确认这些商品的质量，之后收银员也需要访问购物车内的商品，以便计算价格。应用访问者模式，用C#控制台应用程序实现该设计。绘制该模式的UML图。【模式UML图】【模式代码】import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class ShoppingTest /* * param args */public static void main(String args) / TODO Auto-generated method stubShoppingCart sc=new ShoppingCart();sc.Attac