设计模式上机实验一实验报告

设计模式试验一实验报告书专业班级软件0703学号姓名吉亚云指导老师刘伟时间3月27日中南大学软件学院试验一设计模式上机试验一一、试验目标熟练使用PowerDesigner绘制类图，结构系统静态结构模型；使用PowerDesigner和任意一个面向对象编程语言实现几个常见设计模式，包含简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、原型模式、单例模式、适配器模式、桥接模式和组合模式。二、试验要求1.使用PowerDesigner绘制标准UML类图；2.正确无误绘制简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、原型模式、单例模式、适配器模式、桥接模式和组合模式模式结构图；3.使用任意一个面向对象编程语言实现简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、原型模式、单例模式、适配器模式、桥接模式和组合模式，代码运行正确无误。三、试验步骤1.熟悉PowerDesigner11惯用功效；2.使用PowerDesigner绘制类图；3.使用PowerDesigner绘制简单工厂模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；4.使用PowerDesigner绘制工厂方法模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；5.使用PowerDesigner绘制抽象工厂模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；6.使用PowerDesigner绘制原型模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；7.使用PowerDesigner绘制单例模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；8.使用PowerDesigner绘制适配器模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；9.使用PowerDesigner绘制桥接模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；10.使用PowerDesigner绘制组合模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式。四、试验汇报要求1.绘制实例场景类图；2.提供简单工厂模式结构图及实当代码；3.提供工厂方法模式结构图及实当代码；4.提供抽象工厂模式结构图及实当代码；5.提供原型模式结构图及实当代码；6.提供单例模式结构图及实当代码；7.提供适配器模式结构图及实当代码；8.提供桥接模式结构图及实当代码；9.提供组合模式结构图及实当代码。五、试验结果使用PowerDesigner绘制类图；用PowerDesigner和任意一个面向对象编程语言实现简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、原型模式、单例模式、适配器模式、桥接模式和组合模式，包含依照实例绘制模式结构图、编写模式实当代码，运行并测试模式实例代码。(1)类图某音像图书出租企业欲开发一个音像图书租赁信息系统，处理日常音像图书租借业务。该系统将统计全部图书信息、唱碟信息、用户信息和用户租借信息。现决定采取面向对象分析和设计方法来开发此系统，经过初步分析，设计人员定义了以下初始实体类：●Book（图书）类属性：no（编号）、title（标题）、author（作者）、isbn（书号）、press（出版社）、price（价格）。方法：每个属性get()方法和set()方法。●Disc（唱碟）类属性：no（编号）、title（标题）、singer（歌手）、producer（制作企业）、price（价格）。方法：每个属性get()方法和set()方法。●Customer（客户）类属性：cno（客户编号）、name（姓名）、address（地址）、tel（电话）。方法：每个属性get()方法和set()方法。●LoanItem（可租项目）类统计Book和Disc共有属性和方法。●RentHistory（租借历史统计）类属性：rno（历史统计编号）、hireTime（出租时间）、returnTime（偿还时间）、cno（客户编号）、no（租借图书或唱碟编号）、deposit（押金金额）。方法：每个属性get()方法和set()方法。在深入分析之后，需要在LoanItem类中定义一个集合来存放每一个图书或唱碟全部租借历史统计。依照以上信息，绘制对应实体类类图。(2)简单工厂模式使用简单工厂模式设计一个能够创建不一样几何形状(Shape)绘图工具类，如可创建圆形(Circle)、方形(Rectangle)和三角形(Triangle)对象，每个几何图形都要有绘制draw()和擦除erase()两个方法，要求在绘制不支持几何图形时，提醒一个UnsupportedShapeException，绘制类图并编程实现。//抽象图形interfaceShape{ voiddraw(); voiderase();}classCircleimplementsShape{ publicvoiddraw() { System.out.println("Circledrawing!"); } publicvoiderase() { System.out.println("Circleeraseing!"); } }classRectangleimplementsShape{ publicvoiddraw() { System.out.println("Rectangledrawing!"); } publicvoiderase() { System.out.println("Rectangleeraseing!"); } }classTriangleimplementsShape{ publicvoiddraw() { System.out.println("Triangledrawing!"); } publicvoiderase() { System.out.println("Triangleeraseing!"); } }//工厂classShapeFactory{ //工厂方法factorymethod publicstaticShapeproduceShape(StringshapeName)throwsUnsupportedShapeException { if(shapeName.equalsIgnoreCase("circle")) { returnnewCircle(); } elseif(shapeName.equalsIgnoreCase("rectangle")) { returnnewRectangle(); } elseif(shapeName.equalsIgnoreCase("triangle")) { returnnewTriangle(); } else { thrownewUnsupportedShapeException(); } }}classUnsupportedShapeExceptionextendsException{ publicStringtoString(){ return"绘制不支持该几何图形！"; } }classShapeClient{ publicstaticvoidmain(Stringa[]) { Shapecircle=null; try{ circle=ShapeFduceShape("circle"); }catch(UnsupportedShapeExceptione){ e.printStackTrace(); } circle.draw(); circle.erase(); Shapetriangle=null; try{ triangle=ShapeFduceShape("triangle"); }catch(UnsupportedShapeExceptione){ e.printStackTrace(); } triangle.draw(); triangle.erase(); }}(3)工厂方法模式海尔工厂(Haier)生产海尔空调(HaierAirCondition)，美工厂(Midea)生产美空调(MideaAirCondition)。使用工厂方法模式描述该场景，绘制类图并编程实现。interfaceAirCondition{ voidwork();}interfaceAirConditionFactory{ AirConditionproduceAirCondition();}classHaierAirConditionimplementsAirCondition{ publicvoidwork() { System.out.println("HaierAirConditionworking!"); }}classMideaAirConditionimplementsAirCondition{ publicvoidwork() { System.out.println("MideaAirConditionworking!"); }}classHaierAirConditionFactoryimplementsAirConditionFactory{ publicHaierAirConditionproduceAirCondition() { System.out.println("HaierAirConditionproduced!"); returnnew HaierAirCondition(); }}classMideaAirConditionFactoryimplementsAirConditionFactory{ publicMideaAirConditionproduceAirCondition() { System.out.println("MideaAirConditionproduced!"); returnnew MideaAirCondition(); }}classAirConditionClient{ publicstaticvoidmain(Stringa[]) { AirConditionFactorycf; AirConditionairCondition;cf=(AirConditionFactory)XMLUtil.getBean();airCondition=duceAirCondition();airCondition.work(); }}(4)抽象工厂模式电脑配件生产工厂生产内存、CPU等硬件设备，这些内存、CPU品牌、型号并不一定相同，依照下面“产品等级结构-产品族”示意图，使用抽象工厂模式实现电脑配件生产过程并绘制对应类图，绘制类图并编程实现。interfaceCPU{ voiddiscribe();}interfaceRAM{ voiddiscribe();}classPcCPUimplementsCPU{ publicvoiddiscribe() { System.out.println("PcCPU"); }}classMacCPUimplementsCPU{ publicvoiddiscribe() { System.out.println("MacCPU"); }}classPcRAMimplementsRAM{ publicvoiddiscribe() { System.out.println("PcRAM"); }}classMacRAMimplementsRAM{ publicvoiddiscribe() { System.out.println("MacRAM"); }}interfaceComputerPartsFactory{ CPUproduceCPU(); RAMproduceRAM();}classPcFactoryimplementsComputerPartsFactory{ publicPcCPUproduceCPU(){ System.out.println("PcCPUproduced!"); returnnewPcCPU(); } publicPcRAMproduceRAM(){ System.out.println("PcRAMproduced!"); returnnewPcRAM(); }}classMacFactoryimplementsComputerPartsFactory{ publicMacCPUproduceCPU(){ System.out.println("MacCPUproduced!"); returnnewMacCPU(); } publicMacRAMproduceRAM(){ System.out.println("MacRAMproduced!"); returnnewMacRAM(); }}classComputerPartsClient{ publicstaticvoidmain(Stringa[]) { ComputerPartsFactoryfactory; CPUcpu; RAMram; factory=(ComputerPartsFactory)XMLUtil.getBean(); cpu=duceCPU(); cpu.discribe();ram=duceRAM();ram.discribe(); }}(5)原型模式设计一个客户类Customer，其中客户地址存放在地址类Address中，用浅克隆和深克隆分别实现Customer对象复制并比较这两种克隆方式异同。绘制类图并编程实现。classAddressimplementsSerializable{publicvoiddisplayAddress(){ System.out.println("address...");}}//浅克隆Customer类classCustomerimplementsCloneable{ privateAddressaddress=null; publicAddressgetAddress(){ returnaddress; } publicvoidsetAddress(Addressaddress){ this.address=address; } publicObjectclone() { Customerclone=null; try { clone=(Customer)super.clone(); }catch(CloneNotSupportedExceptione){ System.out.println("Clonefailure!");} returnclone; } }//深克隆Customer类classCustomerDeepCloneimplementsCloneable,Serializable{ privateAddressaddress=null; publicAddressgetAddress(){ returnaddress; } publicvoidsetAddress(Addressaddress){ this.address=address; } publicObjectclone() { Customerclone=null; try { //使用流来进行处理 ByteArrayOutputStreambao=newByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStreamoos=newObjectOutputStream(bao); oos.writeObject(this); ByteArrayInputStreambis=newByteArrayInputStream(bao.toByteArray()); ObjectInputStreamois=newObjectInputStream(bis); return(ois.readObject()); }catch(IOExceptione){ e.printStackTrace(); }catch(ClassNotFoundExceptione){ e.printStackTrace(); } returnclone; }}classCustomerClient{ publicstaticvoidmain(Stringa[]) { Customercustomer=newCustomer(); customer.setAddress(newAddress()); CustomercopyCustomer=(Customer)customer.clone(); System.out.println("customer==copyCustomer?"); System.out.println(customer==copyCustomer); System.out.println("customer.getAddress==copyCustomer.getAddress?"); System.out.println(customer.getAddress()==copyCustomer.getAddress()); CustomerDeepClonecustomerDeepClone=newCustomerDeepClone(); customerDeepClone.setAddress(newAddress()); CustomerDeepClonecopyCustomerDeepClone=(CustomerDeepClone)customerDeepClone.clone(); System.out.println("customerDeepClone==copyCustomerDeepClone?"); System.out.println(customerDeepClone==copyCustomerDeepClone); System.out.println("customerDeepClone.getAddress==copyCustomerDeepClone.getAddress?"); System.out.println(customerDeepClone.getAddress()==copyCustomerDeepClone.getAddress()); }}运行结果：(6)单例模式用懒汉式单例实现在某系统运行时，其登录界面类LoginForm只能够弹出一个，假如第二次实例化该类则提醒“程序已运行”。绘制类图并编程实现。classLoginFormextendsJFrame{ privatestaticLoginFormuniqueInstance=null; privateLoginForm() { //设置标题 this.setTitle("LoginForm"); this.setSize(400,300); //设置关闭按钮事件 this.setDefaultCloseOperation(JFrame.DISPOSE_ON_CLOSE); //设置是否可见 this.setVisible(true); } publicstaticLoginFormgetInstance() { if(uniqueInstance==null) { uniqueInstance=newLoginForm(); }else{ JOptionPane.showMessageDialog(null,"LoginFrame已经在运行！"); } returnuniqueInstance; }}classLoginFormClient{ publicstaticvoidmain(Stringa[]) { LoginForms1=null,s2=null; s1=LoginForm.getInstance(); s2=LoginForm.getInstance(); System.out.println("s1==s2?"); System.out.println(s1==s2); }}运行结果：(7)适配器模式现有一个接口DataOperation定义了排序方法sort(int[])和查找方法search(int[],int)，已知类QuickSortquickSort(int[])方法实现了快速排序算法，类BinarySearchbinarySearch(int[],int)方法实现了二分查找算法。现使用适配器模式设计一个系统，在不修改源代码情况下将类QuickSort和类BinarySearch方法适配到DataOperation接口中。绘制类图并编程实现。（要求实现快速排序和二分查找）interfaceDataOperation{ voidsort(int[]list); intsearch(int[]list,intnumber);}classQuickSort{ publicint[]quickSort(int[]num){ returnsort(num,0,num.length-1); } privateint[]sort(int[]num,intleft,intright){ if(left<right){ //将第一个数作为参考轴 ints=num[left]; inti=left; intj=right+1; while(true){ //从左向右找，直到找到比S大数 while(i+1<num.length&&num[++i]<s); //从右向左找，直到找到比S小数 while(j-1>-1&&num[--j]>s); //此时假如i>=j，则说明已交叉，跳出该永久循环 if(i>=j){ break; } //不然假如i<=j，则交换下标为i和下标为j两元素值 swap(num,i,j); } //比把S小数放到下标为left处 num[left]=num[j]; //最终将轴S置于比它小和比它大两组数之间 num[j]=s; //对S左右两侧分别再次使用快速排序 sort(num,left,j-1); sort(num,j+1,right); } returnnum; } privatevoidswap(int[]num,inti,intj){ intt; t=num[i]; num[i]=num[j]; num[j]=t; }}classBinarySearch{ publicintbinarySearch(int[]num,intx){ intlow=0; inthigh=num.length-1; while(low<=high){ //此时抛出ArrayIndexOutOfBoundsException异常.. intmid=low+(high-low)/2; intmidVal=num[mid]; if(x>midVal){ low=mid+1; }elseif(x<midVal){ high=mid-1; }else{ returnmid; } } return-1;//没找到元素x }}classDataOperationAdapterimplementsDataOperation{ QuickSortquickSort=newQuickSort(); BinarySearchbinarySearch=newBinarySearch(); @Override publicintsearch(int[]list,intnumber){ returnbinarySearch.binarySearch(list,number); } @Override publicvoidsort(int[]list){ quickSort.quickSort(list); } }classDataOperationClient{ publicstaticvoidmain(Stringa[]) { DataOperationoperation=(DataOperation)XMLUtil.getBean(); int[]list={1,3,56,23,54,86,43,57,88,56,82,90}; System.out.println("Listbeforesort:"); for(inti=0;i<list.length;i++){ System.out.print(list[i]+""); } operation.sort(list); System.out.println("\nListaftersort:"); for(inti=0;i<list.length;i++){ System.out.print(list[i]+""); } intnumber=43; intindex=operation.search(list,number); System.out.println("\nSearchfor:"+number+",Positionis:"+index); }}运行结果：(8)桥接模式空客(Airbus)、波音(Boeing)和麦道(McDonnell-Douglas)都是飞机制造商，它们都生产载客飞机(PassengerPlane)和载货飞机(CargoPlane)。现在需要设计一个系统，描述这些飞机制造商以及它们所制造飞机种类，绘制类图并编程实现。abstractclassAirPlaneManufacturer{ privateAirPlaneairPlane; publicvoidsetAirPlane(AirPlanenewAirPlane){ this.airPlane=newAirPlane; } abstractvoidproduce();}classAirbusextendsAirPlaneManufacturer{ voidproduce(){ System.out.println("Airbus企业制造"); }}classBoeingextendsAirPlaneManufacturer{ voidproduce(){ System.out.println("Boeing企业制造"); }}classMcDonnellDouglasextendsAirPlaneManufacturer{ voidproduce(){ System.out.println("McDonnell-Douglas企业制造"); }}interfaceAirPlane{ voidfly();}classPassengerPlaneimplementsAirPlane{ publicvoidfly(){ System.out.println("客机正在飞行！"); }}classCargoPlaneimplementsAirPlane{ publicvoidfly(){ System.out.println("货机正在飞行！"); }}classBridgePatternClient{ publicstaticvoidmain(Stringa[]) { AirPlaneairPlane; airPlane=(AirPlane)XMLUtilPen.getBean("plane"); AirPlaneManufacturerplaneFactory; planeFactory=(AirPlaneManufacturer)XMLUtilPen.getBean("factory"); planeFactory.setAirPlane(airPlane); planeFduce(); airPlane.fly(); }}运行结果：(9)组合模式使用组合模式设计一个杀毒软件(AntiVirus)框架，该软件既能够对某个文件夹(Folder)杀毒，也能够对某个指定文件(File)进行杀毒，文件种类包含文本文件TextFile、图片文件ImageFile、音频视频文件MediaFile。绘制类图并编程实现。interfaceAbstractElement{ publicvoiddisplay();}classImageFileimplementsAbstractElement{ privateStringfilename; publicImageFile(Stringfilename) { this.filename=filename; } publicvoiddisplay() { System.out.println("Imagefile"+filename+"iskillingvirus!"); }}classTextFileimplementsAbstractElement{ privateStringfilename; publicTextFile(Stringfilename) { this.filename=filename; } publicvoiddisplay() { System.out.println("Textfile"+filename+"iskillingvirus!"); }}classMediaFileimplementsAbstractElement{ privateStringfilename; publicMediaFile(Stringfilename) { thi