软件体系结构作业2种模式.doc

Abstract Factory抽象工厂模式 抽象工厂是一种创建型模式，是为了解决实例化时所带来的问题。 我们先来看看是什么问题，有的时候我们会遇到这种情况，我们需要一系列的对象。举个例子，有一系列BMW汽车零部件的对象：轮子bmwwheel，油箱bmwoilbox，在一个管理函数中调用它们，代码如下class BMWWheelpublic BMWWheel();class BMWOilboxpublic BMWOilbox();public void Manage()BMWOilbox oilbox = new BMWOilbox();BMWWheel wheel = new BMWWheel(); 如果现在需求变了，我们要用大众一汽BORA的零件，不用BMW的，那么我们除了要再加上相应的零件对象外还要将Manage函数中的对象更改为BORA的零件对象。 那这时发现new会带来了一些问题：实现依赖，不能应对具体实例化类型的变化。 如何解决这类问题呢？封装变化点。（没有变化的就不需要封装）工厂模式的缘起：1、变化点在“对象创建”，因此就封装“对象创建”2、面向接口编程 简单工厂问题：1、不能应对“不同系列对象”的变化。如：我们要在上面的代码中加上其他的对象就不能很好的应对了2、使用面向对象国内的技术来封装变化点动机：在软件系统中，经常面临着“一系列相互依赖的对象”的创建工作；同时，由于需求的变化，往往存在更多系列对象的创建工作。面对这种问题，我们想绕过常规的对象创建方法，提供一种“封装机制”来避免客户程序和这种“多系列具体对象创建工作”的紧耦合。 对于“紧耦合”，我原来是不喜欢这个词的，但是今天明白了，不是程序紧耦合不好，而是面对频繁变化的需求，紧耦合会使程序的编写变得很吃力。如果面对一个不变的需求，松耦合和紧耦合在代码编写上应该是没什么区别的。 设计模式中解释这种模式的意图是：提供一个接口，让该接口负责创建一系列“相关或者相互依赖的对象”，无需指定他们的具体类。 下面我们来看看如何使用抽象工厂模式完成对这种变化的封装： 首先我们的需求是BMW的车轮和油箱，当然他们要继承各自的基类，代码如下abstract class AbstractWheelpublic AbstractWheel()/Console.Write(Create a AbstractProduct);abstract class AbstractOilBoxpublic AbstractOilBox()class BMWWheel:AbstractWheelpublic BMWWheel()Console.Write(Create a BMWwheel);class BMWOilBox:AbstractOilBoxpublic BMWOilBox()Console.Write(Create a BMWOilBox);然后，我们在建立一个生产这些零件的工厂，它继承自一个抽象工厂/抽象工厂abstract class AbstractFactoryabstract public AbstractWheel CreatWheel();abstract public AbstractOilBox CreatOilBox();class BMWFactory:AbstractFactorypublic override AbstractWheel CreatWheel()return new BMWWheel();public override AbstractOilBox CreatOilBox() return new BMWOilBox();现在我们在Main函数中调用它们：static void Main(string args)AbstractFactory factory = null;factory = new BMWFactory();factory.CreatWheel();Console.Write(n);factory.CreatOilBox();Console.Write(n);Console.Read();显示结果： Create a BMWwheel Create a BMWOilBox现在我们想不用BMW的零件，用BORA的零件了，先写一些BORA零件的类：class BORAWheel:AbstractWheelpublic BORAWheel()Console.Write(Create a BORAWheel);class BORAOilBox:AbstractOilBoxpublic BORAOilBox()Console.Write(Create a BORAOilBox);然后我们再创建BORA零件的工厂：class BORAFactory:AbstractFactorypublic override AbstractWheel CreatWheel()return new BORAWheel();public override AbstractOilBox CreatOilBox()return new BORAOilBox();再来看看如何在Main函数中修改使其调用BORA的零件；我们只要在将Main中的factory对象实例化为BORA的工厂BORAFactory就可以了：static void Main(string args)AbstractFactory factory = null;factory = new BORAFactory();factory.CreatWheel();Console.Write(n);factory.CreatOilBox();Console.Write(n);Console.Read();结果如下： Create a BORAWheel Create a BORAOilBox Abstract Factory模式的几个要点：1、如果没有应对“多系列对象构建”的需求变化，则没有必要使用Abstract Factory模式。2、“系列对象”指的是这项对象之间有相互依赖、或作用的关系。3、Abstract Factory模式主要在于应对“新系列”的需求变动。缺点是难以应对“新对象”的需求变动。这一点应该注意，就像前面说的，如果我们现在要在加入其他系列的类，代码的改动会很大。4、Abstract Factory模式经常和Factory Method模式共同组合来应对“对象创建”的需求变化。 组合模式（Composite Pattern）概述组合模式有时候又叫做部分-整体模式，它使我们树型结构的问题中，模糊了简单元素和复杂元素的概念，客户程序可以向处理简单元素一样来处理复杂元素,从而使得客户程序与复杂元素的内部结构解耦。意图将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。GOF 设计模式结构图图1 Composite模式结构图生活中的例子组合模式将对象组合成树形结构以表示部分-整体的层次结构。让用户一致地使用单个对象和组合对象。虽然例子抽象一些，但是算术表达式确实是组合的例子。算术表达式包括操作数、操作符和另一个操作数。操作数可以是数字，也可以是另一个表达式。这样，2+3和（2+3）+（4*6）都是合法的表达式。图2 使用算术表达式例子的Composite模式对象图组合模式解说这里我们用绘图这个例子来说明Composite模式，通过一些基本图像元素（直线、圆等）以及一些复合图像元素（由基本图像元素组合而成）构建复杂的图形树。在设计中我们对每一个对象都配备一个Draw()方法，在调用时，会显示相关的图形。可以看到，这里复合图像元素它在充当对象的同时，又是那些基本图像元素的一个容器。先看一下基本的类结构图：图3图中橙色的区域表示的是复合图像元素。示意性代码：publicabstractclassGraphicsprotectedstring_name;publicGraphics(stringname)this._name=name;publicabstractvoidDraw();publicclassPicture:GraphicspublicPicture(stringname):base(name)publicoverridevoidDraw()/publicArrayListGetChilds()/返回所有的子对象而其他作为树枝构件，实现代码如下：publicclassLine:GraphicspublicLine(stringname):base(name)publicoverridevoidDraw()Console.WriteLine(Drawa+_name.ToString();publicclassCircle:GraphicspublicCircle(stringname):base(name)publicoverridevoidDraw()Console.WriteLine(Drawa+_name.ToString();publicclassRectangle:GraphicspublicRectangle(stringname):base(name)publicoverridevoidDraw()Console.WriteLine(Drawa+_name.ToString();现在我们要对该图像元素进行处理：在客户端程序中，需要判断返回对象的具体类型到底是基本图像元素，还是复合图像元素。如果是复合图像元素，我们将要用递归去处理，然而这种处理的结果却增加了客户端程序与复杂图像元素内部结构之间的依赖，那么我们如何去解耦这种关系呢？我们希望的是客户程序可以像处理基本图像元素一样来处理复合图像元素，这就要引入Composite模式了，需要把对于子对象的管理工作交给复合图像元素，为了进行子对象的管理，它必须提供必要的Add()，Remove()等方法，类结构图如下：图4示意性代码：publicabstractclassGraphicsprotectedstring_name;publicGraphics(stringname)this._name=name;publicabstractvoidDraw();publicabstractvoidAdd();publicabstractvoidRemove();publicclassPicture:GraphicsprotectedArrayListpicList=newArrayList();publicPicture(stringname):base(name)publicoverridevoidDraw()Console.WriteLine(Drawa+_name.ToString();foreach(GraphicsginpicList)g.Draw();publicoverridevoidAdd(Graphicsg)picList.Add(g);publicoverridevoidRemove(Graphicsg)picList.Remove(g);publicclassLine:GraphicspublicLine(stringname):base(name)publicoverridevoidDraw()Console.WriteLine(Drawa+_name.ToString();publicoverridevoidAdd(Graphicsg)publicoverridevoidRemove(Graphicsg)publicclassCircle:GraphicspublicCircle(stringname):base(name)publicoverridevoidDraw()Console.WriteLine(Drawa+_name.ToString();publicoverridevoidAdd(Graphicsg)publicoverridevoidRemove(Graphicsg)publicclassRectangle:GraphicspublicRectangle(stringname):base(name)publicoverridevoidDraw()Console.WriteLine(Drawa+_name.ToString();publicoverridevoidAdd(Graphicsg)publicoverridevoidRemove(Graphicsg)这样引入Composite模式后，客户端程序不再依赖于复合图像元素的内部实现了。然而，我们程序中仍然存在着问题，因为Line，Rectangle，Circle已经没有了子对象，它是一个基本图像元素，因此Add()，Remove()的方法对于它来说没有任何意义，而且把这种错误不会在编译的时候报错，把错误放在了运行期，我们希望能够捕获到这类错误，并加以处理，稍微改进一下我们的程序：publicclassLine:GraphicspublicLine(stringname):base(name)publicoverridevoidDraw()Console.WriteLine(Drawa+_name.ToString();publicoverridevoidAdd(Graphicsg)/抛出一个我们自定义的异常publicoverridevoidRemove(Graphicsg)/抛出一个我们自定义的异常这样改进以后，我们可以捕获可能出现的错误，做进一步的处理。上面的这种实现方法属于透明式的Composite模式，如果我们想要更安全的一种做法，就需要把管理子对象的方法声明在树枝构件Picture类里面，这样如果叶子节点Line，Rectangle，Circle使用这些方法时，在编译期就会出错，看一下类结构图：图5示意性代码：publicabstractclassGraphicsprotectedstring_name;publicGraphics(stringname)this._name=name;publicabstractvoidDraw();publicclassPicture:GraphicsprotectedArrayListpicList=newArrayList();publicPicture(stringname):base(name)publicoverridevoidDraw()Console.WriteLine(Drawa+_name.ToString();foreach(GraphicsginpicList)g.Draw();publicvoidAdd(Graphicsg)picList.Add(g);publicvoidRemove(Graphicsg)picList.Remove(g);publicclassLine:GraphicspublicLine(stringname):base(name)publicoverridevoidDraw()Console.WriteLine(Drawa+_name.ToString();publicclassCircle:GraphicspublicCircle(stringname):base(name)publicoverridevoidDraw()Console.WriteLine(Drawa+_name.ToString();publicclassRectangle:GraphicspublicRectangle(stringname):base(name)publicoverridevoidDraw()Console.WriteLine(Drawa+_name.ToString();这种方式属于安全式的Composite模式，在这种方式下，虽然避免了前面所讨论的错误，但是它也使得叶子节点和树枝构件具有不一样的接口。这种方式和透明式的Composite各有优劣，具体使用哪一个，需要根据问题的实际情况而定。通过Composite模式，客户程序在调用Draw()的时候不用再去判断复杂图像元素中的子对象到底是基本图像元素，还是复杂图像元素，看一下简单的客户端调