实验3 创建型设计模式实验
实验学时： 2
每组人数： 1
实验类型： 3 （1：基础性2：综合性3：设计性4：研究性）
实验要求： 1 （1：必修2：选修3：其它）
实验类别： 3 （1：基础2：专业基础3：专业4：其它）
一、实验目的
1．熟练使用面向对象设计原则对系统进行重构；
2．熟练使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的创建型设计模式，包括简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式和单例模式，理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。
二、实验内容
1．在某图形库API中提供了多种矢量图模板，用户可以基于这些矢量图创建不同的显示图形，图形库设计人员设计的初始类图如下所示：
Circle
+ + + + +init ()
setColor ()
fill ()
setSize ()
display ()
...
: void
: void
: void
: void
: void
Triangle
+
+
+
+
+
init ()
setColor ()
fill ()
setSize ()
display ()
...
: void
: void
: void
: void
: void
Rectangle
+
+
+
+
+
init ()
setColor ()
fill ()
setSize ()
display ()
...
: void
: void
: void
: void
: void
Client
在该图形库中，每个图形类（如Circle、Triangle等）的init()方法用于初始化所创建的图形，setColor()方法用于给图形设置边框颜色，fill()方法用于给图形设置填充颜色，setSize()方法用于设置图形的大小，display()方法用于显示图形。
客户类(Client)在使用该图形库时发现存在如下问题：
①由于在创建窗口时每次只需要使用图形库中的一种图形，因此在更换图形时需要修改客户类源代码；
②在图形库中增加并使用新的图形时需要修改客户类源代码；
③客户类在每次使用图形对象之前需要先创建图形对象，有些图形的创建过程较为复杂，导致客户类代码冗长且难以维护。
现需要根据面向对象设计原则对该系统进行重构，要求如下：
①隔离图形的创建和使用，将图形的创建过程封装在专门的类中，客户类在使用图形时无须直接创建图形对象，甚至不需要关心具体图形类类名；
②客户类能够方便地更换图形或使用新增图形，无须针对具体图形类编程，符合开闭原则。
绘制重构之后的类图并说明在重构过程中所运用的面向对象设计原则。
2．使用简单工厂模式设计一个可以创建不同几何形状(Shape)，如圆形(Circle)、矩形(Rectangle)和三角形(Triangle)等的绘图工具类，每个几何图形均具有绘制Draw()和擦除Erase()两个方法，要求在绘制不支持的几何图形时，抛出一个UnsupportedShapeException
异常，绘制类图并编程模拟实现。
3. 现需要设计一个程序来读取多种不同类型的图片格式，针对每一种图片格式都设计一个图片读取器(ImageReader)，如GIF图片读取器(GifReader)用于读取GIF格式的图片、JPG 图片读取器(JpgReader)用于读取JPG格式的图片。图片读取器对象通过图片读取器工厂ImageReaderFactory来创建，ImageReaderFactory是一个抽象类，用于定义创建图片读取器的工厂方法，其子类GifReaderFactory和JpgReaderFactory用于创建具体的图片读取器对象。试使用工厂方法模式设计该程序，绘制类图并编程模拟实现。需充分考虑系统的灵活性和可扩展性。
4. 某软件公司欲开发一套界面皮肤库，可以对桌面软件进行界面美化。不同的皮肤将提供视觉效果不同的按钮、文本框、组合框等界面元素，其结构如下图所示：
该皮肤库需要具备良好的灵活性和可扩展性，用户可以自由选择不同的皮肤，开发人员可以在不修改既有代码的基础上增加新的皮肤。试使用抽象工厂模式设计该皮肤库，绘制类图并编程模拟实现。
5. 使用单例模式的思想实现多例模式，确保系统中某个类的对象只能存在有限个，例如两个或三个，设计并编写代码实现一个多例类。
6. 使用单例模式设计一个多文档窗口（注：在Java AWT/Swing开发中可使用JDesktopPane和JInternalFrame来实现），要求在主窗体中某个内部子窗体只能实例化一次，即只能弹出一个相同的子窗体，如下图所示，编程实现该功能。
（注：用C#或C++实现类似功能也可以）
三、实验要求
1. 选择合适的面向对象设计原则对系统进行重构，正确无误地绘制重构之后的类图；
2. 结合实例，正确无误地绘制简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式和单例模式的模式结构图；
3. 使用任意一种面向对象编程语言实现简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式和单例模式实例，代码运行正确无误。
四、实验步骤
1. 选择合适的面向对象设计原则对系统进行重构，使用PowerDesigner绘制重构之后的类图；
2. 结合实例，使用PowerDesigner绘制简单工厂模式实例结构图并用面向对象编程语言实现该模式实例；
3. 结合实例，使用PowerDesigner绘制工厂方法模式实例结构图并用面向对象编程语言实现该模式实例；
4. 结合实例，使用PowerDesigner绘制抽象工厂模式实例结构图并用面向对象编程语言
实现该模式实例；
5. 结合实例，使用PowerDesigner绘制多例模式实例结构图并用面向对象编程语言实现该模式实例；
6. 结合实例，使用PowerDesigner绘制单例模式实例结构图并用面向对象编程语言实现该模式实例。
五、实验结果
1. 重构之后的类图：
重构过程中所使用的面向对象设计原则及简要说明：
使用到了里氏代换原则，针对父类进行编程，client对借口进行编程。
也是用到了单一职责原则，将类分离，奖创建与使用分离。
使用到了依赖倒转原则，针对抽象层编程，不针对子类编程。
2. 类图：
实现代码：
3. 类图：
实现代码：
4. 类图：
实现代码：
实验4 结构型设计模式实验 实验学时： 2 每组人数： 1 实验类型： 3 （1：基础性 2：综合性 3：设计性 4：研究性） 实验要求： 1 （1：必修 2：选修 3：其它） 实验类别： 3 （1：基础 2：专业基础 3：专业 4：其它） 一、实验目的 熟练使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的结构型设计模式，包括适配器模式、组合模式和外观模式，理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。 二、实验内容 1. 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QuickSort的quickSort(int[])方法实现了快速排序算法，类BinarySearch 的binarySearch(int[], int)方法实现了二分查找算法。试使用适配器模式设计一个系统，在不修改源代码的情况下将类QuickSort和类BinarySearch的方法适配到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，使用对象适配器实现） 2. Windows Media Player和RealPlayer是两种常用的媒体播放器，它们的API结构和调用方法存在区别。现在你的应用程序需要支持这两种播放器API，而且在将来可能还需要支持新的媒体播放器，请问如何设计该应用程序绘制类图并编程模拟实现。 3. 使用组合模式设计一个杀毒软件(AntiVirus)的框架，该软件既可以对某个文件夹(Folder)杀毒，也可以对某个指定的文件(File)进行杀毒，文件种类包括文本文件TextFile、图片文件ImageFile、视频文件VideoFile。绘制类图并编程模拟实现。 4. 某教育机构组织结构如下图所示：
《软件体系结构》 实验：软件体系结构风格之应用
一、实验目的 通过 KWIC 实例分析，理解和掌握软件体系结构风格设计与实现。 二、实验容 多种软件风格设计与实现之 KWIC 实例： 1．采用主/子程序体系结构风格实现 KWIC 关键词索引系统 2．采用面向对象体系架构风格实现 KWIC 关键词索引系统 3．采用管道过滤 体系架构风格实现 KWIC 关键词索引系统 4．采用事件过程调用体系架构风格实现 KWIC 关键词索引系统 三、实验要求与实验环境 熟练掌握基于主/子程序体系结构风格的 KWIC 关键词索引系统，在此基础上， 完成基于面向对象体系架构风格的 KWIC 关键词索引系统设计与实现。选做基于 管道过滤体系架构风格的 KWIC 关键词索引系统；选做基于事件过程调用体系架 构风格的 KWIC 关键词索引系统。 实验课前完成实验报告的实验目的、实验环境、实验容、实验操作过程等 容；实验课中独立/团队操作完成实验报告的实验操作、实验结果及结论等容；每 人一台 PC 机，所需软件 Win2003/XP 、 UML 工具（ EclipseUML/ Rose/Visio/StartUML/）、Eclipse/MyEclipse、JDK6.0 等。 四、实验操作 1、采用主/子程序体系结构风格实现 KWIC 关键词索引系统 主程序/子程序风格（Main Program/Subroutine Style）将系统组织成层次结 构，包括一个主程序和一系列子程序。主程序是系统的控制器，负责调度各子程
序的执行。各子程序又是一个局部的控制器，调度其子程序的执行。设计词汇表： 主程序 main(), 子程序 shift(), sort() 方法，方法的调用，返回构件和连接件类 型： 构件：各类子程序，如 shift(),sort() 连接件：方法的调用基本的计算模型： 子程序有 shift(), sort()方法，shift() 对单词进行移位，sort()方法对单词进行 排序 风格的基本不变性： 主程序有顺序地调用子程序，单线程控制。 KWIC 的主/子程序体系结构风格示意图如下所示： 主程序/子程序风格的重要设计决策与约束有：
第一章软件体系结构概述（5分） 一、软件体系结构的定义 ●国内普遍接受的定义：软件体系结构包括构件、连接件和约束，它是可预制和可重 构的软件框架结构。 ●软件体系结构= 构件+ 连接件+ 约束 二、软件体系结构的优势 ●容易理解 ●重用 ●控制成本 ●可分析性 第二章软件体系结构风格（10分） 一、软件体系结构风格定义 ●软件体系结构风格是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式。 An architectural style defines a family of systems in terms of a pattern of structural organization. ●体系结构风格定义了一个系统家族，即一个体系结构定义一个词汇表和一组约束。 词汇表中包含一些构件和连接件类型，而这组约束指出系统是如何将这些构件和连 接件组合起来的。 An architectural style defines a vocabulary of components and connector types, and a set of constraints on how they can be combined. 二、常见的体系结构风格 ●管道和过滤器
?每个构件都有一组输入和输出，构件读输入的数据流，经过内部处理，然后产生输出数据流。 ?过滤器风格的连接件就像是数据流传输的管道，将一个过滤器的输出传到另一个过滤器的输入。 ●数据抽象和面向对象组织 ?数据的表示方法和它们的相应操作被封装在一个抽象数据类型或对象中。 ?这种风格的构件是对象或者说是抽象数据类型的实例。 ?对象通过函数和过程的调用来进行交互。 ●基于事件的隐式调用 ?构件不直接调用一个过程，而是触发或广播一个或多个事件。 ?事件的触发者并不知道哪些构件会被这些事件影响。 ●分层系统 ?组织成一个层次结构。 ?每一层都为上一层提供了相应的服务，并且接受下一层提供的服务。 ●仓库系统 ?构件：中心数据结构（仓库）和一些独立构件的集合。 ?仓库和在系统中很重要的外部构件之间的相互作用。 ●过程控制环路 ?源自于控制理论中的模型框架，将事务处理看成输入、加工、输出、反馈、再输入的一个持续的过程模型。 ?通过持续性的加工处理过程将输入数据转换成既定属性的“产品”。 ●C2风格
【精品实验报告】软件体系结构设计模式实验报告软件体系结构 设计模式实验报告 学生姓名: 所在学院: 学生学号: 学生班级: 指导老师: 完成日期: 一、实验目的 熟练使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的设计模式，包括组合模式、外观模式、代理模式、观察者模式和策略模式，理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式，并学会分析这些模式的使用效果。 二、实验内容 使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现组合模式、外观模式、代理模式、观察者模式和策略模式，包括根据实例绘制模式结构图、编写模式实例实现代码，运行并测试模式实例代码。 (1) 组合模式 使用组合模式设计一个杀毒软件(AntiVirus)的框架，该软件既可以对某个文件夹(Folder)杀毒，也可以对某个指定的文件(File)进行杀毒，文件种类包括文本文件TextFile、图片文件ImageFile、视频文件VideoFile。绘制类图并编程模拟实现。 (2) 组合模式 某教育机构组织结构如下图所示: 北京总部 教务办公室湖南分校行政办公室 教务办公室长沙教学点湘潭教学点行政办公室
教务办公室行政办公室教务办公室行政办公室 在该教育机构的OA系统中可以给各级办公室下发公文，现采用 组合模式设计该机构的组织结构，绘制相应的类图并编程模拟实现，在客户端代码中模拟下发公文。(注:可以定义一个办公室类为抽象叶子构件类，再将教务办公室和行政办公室作为其子类;可以定义一个教学机构类为抽象容器构件类，将总部、分校和教学点作为其子类。) (3) 外观模式 某系统需要提供一个文件加密模块，加密流程包括三个操作，分别是读取源文件、加密、保存加密之后的文件。读取文件和保存文件使用流来实现，这三个操作相对独立，其业务代码封装在三个不同的类中。现在需要提供一个统一的加密外观类，用户可以直接使用该加密外观类完成文件的读取、加密和保存三个操作，而不需要与每一个类进行交互，使用外观模式设计该加密模块，要求编程模拟实现。参考类图如下: reader = new FileReader();EncryptFacadecipher = new CipherMachine();writer = new FileWriter();-reader: FileReader-cipher: CipherMachine-writer: FileWriter +EncryptFacade () +fileEncrypt (String fileNameSrc,: voidString plainStr=reader.read(fileNameSrc); String fileNameDes)String
1.Factory Method模式和Abstract Factory模式的区别在哪？一般哪些情况下适合用前者，哪些情况下适合用后者？ 1）不同之处主要在于： 应用环境不同：FM中创建者的职责并不仅限于创建对象，而AF通常只有创建对象这一职责。 实现方式不同：FM是实现继承，抽象类实现大部分操作，通常仅将对象的创建工作延迟到子类来完成；AF是接口继承，抽象类通常不实现任何功能，仅仅定义一系列接口，子类实现抽象类定义的接口。Factory Method模式与Abstract Factory模式的区别 2） 在这些情况下使用Factory Method: 当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候； 当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候； 当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并且程序员希望将哪一个帮助子类是代理者这一信息局部化的时候。 在这些情况下使用Abstract Factory: 一个系统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。 当你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。 当你提供一个产品类库，而只想显示它们的接口而不是实现时。 2.解释Java中clone()方法和https://www.doczj.com/doc/9d14523056.html,ng.Cloneable接口的关系，如果想要实现深拷贝可以有哪些方法？ 1）cloneable接口中的一个方法是clone方法，实现cloneable接口必须实现接口中包含的clone 方法。如果在没有实现Cloneable 接口的实例上调用Object的clone方法，则会导致抛出CloneNotSupportedException 异常。 2）实现深拷贝的方法： 实现ICloneable接口，自定义拷贝功能； 通过反射实现； 序列化/反序列化类实现。 3. https://www.doczj.com/doc/9d14523056.html,ng.Math类和https://www.doczj.com/doc/9d14523056.html,ng.StrictMath类是否是单例模式？ 都不是单例模式。 原因： 这两个类均有一个私有的构造函数。但是这仅仅是单例模式的必要条件，而不是充分条件。根据单例模式的三个特性可以看出，无论是Math 还是StrictMath 都没有为外界提供任何自身的实例。实际上，这两个类都是被设计来提供静态工厂方法和常量的，因此从来就不需要它们的实例，这才是它们的构造子是私有的原因。 4. 如何保证单例模式中单例的线程安全？请列举两种或以上方法。 1）将类的构造函数设计为私有的，并提供一个public static方法，返回这个对象的指针。若这个函数返回的是null，则可以创建一个对象；否则不能创建新的对象。另外，由于多线
中南大学软件体系结构设计模式实验二 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
实验3 设计模式实验二 实验学时： 4 每组人数： 1 实验类型： 3 （1：基础性 2：综合性 3：设计性 4：研究性） 实验要求： 1 （1：必修 2：选修 3：其它） 实验类别： 3 （1：基础 2：专业基础 3：专业 4：其它） 一、实验目的 熟练使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的行为型设计模式，包括职责链模式、命令模式、观察者模式和策略模式，理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。 二、实验内容 1. 某企业的SCM(Supply Chain Management，供应链管理)系统中包含一个采购审批子系统。该企业的采购审批是分级进行的，即根据采购金额的不同由不同层次的主管人员来审批，主任可以审批5万元以下（不包括5万元）的采购单，副董事长可以审批5万元至10万元（不包括10万元）的采购单，董事长可以审批10万元至50万元（不包括50万元）的采购单，50万元及以上的采购单就需要开董事会讨论决定。如下图所示： 试使用职责链模式设计并模拟实现该系统。 2. 房间中的开关是命令模式的一个实例，现用命令模式来模拟开关的功能，可控制对象包括电灯和电风扇，绘制相应的类图并编程模拟实现。 3. 某软件公司欲开发一个基于Windows平台的公告板系统。系统提供一个主菜单(Menu)，在主菜单中包含了一些菜单项(MenuItem)，可以通过Menu类的addMenuItem()方法增加菜单项。菜单项的主要方法是click()，每一个菜单项包含一个抽象命令类，具体命令类包括OpenCommand(打开命令)，CreateCommand(新建命令)，EditCommand(编辑命令)等，命令类具有一个execute()方法，用于调用公告板系统界面类(BoardScreen)的open()、create()、edit()等方法。现使用命令模式设计该系统，使得MenuItem类与BoardScreen类的耦合度降低，绘制类图并编程实现。 4. 某实时在线股票软件需要提供如下功能：当股票购买者所购买的某支股票价格变化幅度达到5%时，系统将自动发送通知（包括新价格）给购买该股票的所有股民。试使用观察者模式设计并实现该系统，要求绘制相应的类图并编程模拟实现。 5. 某公司欲开发一套机房监控系统，如果机房达到某一指定温度，温度传感器(Thermosensor)将自动传递信号给各种响应设备，例如警示灯(CautionLight)将闪烁(flicker())、报警器(Annunciator)将发出警报(alarm())、安全逃生门(SecurityDoor)将自动开启(open())、隔热门(InsulatedDoor)将自动关闭(close())
实验一单例模式的应用 1 实验目的 1) 掌握单例模式（Singleton）的特点 2) 分析具体问题，使用单例模式进行设计。 2 实验内容和要求 很多应用项目都有配置文件，这些配置文件里面定义一些应用需要的参数数据。 通常客户端使用这个类是通过new一个AppConfig的实例来得到一个操作配置文件内容的对象。如果在系统运行中，有很多地方都需要使用配置文件的内容，系统中会同时存在多份配置文件的内容，这会严重浪费内存资源。 事实上，对于AppConfig类，在运行期间，只需要一个对象实例就够了。那么应该怎么实现呢？用C#控制台应用程序实现该单例模式。绘制该模式的UML 图。 3 实验代码 using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; namespace AppConfig { publicclass Singleton { privatestatic Singleton instance; private Singleton() {
} publicstatic Singleton GetInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } } class Program { staticvoid Main(string[] args) { Singleton singletonOne = Singleton.GetInstance(); Singleton singletonTwo = Singleton.GetInstance(); if (singletonOne.Equals(singletonTwo)) { Console.WriteLine("singletonOne 和 singletonTwo 代表的是同一个实例"); } else { Console.WriteLine("singletonOne 和 singletonTwo 代表的是不同实例"); } Console.ReadKey(); } } } 4 实验结果
实验3创建型设计模式实验 实验学时：2 每组人数：1 实验类型：3(1 基础性2：综合性3:设计性 4 :研究性) 实验要求：1(1:必修2：选修3:其它) 实验类别：3(1:基础2：专业基础3:专业4:其它) 、实验目的 1 ?熟练使用面向对象设计原则对系统进行重构； 2. 熟练使用PoWerDeSigner 和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的创建型设计模式，包括简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式和单例模式，理解每一种设计模式 的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。 、实验内容 1 ?在某图形库APl中提供了多种矢量图模板，用户可以基于这些矢量图创建不同的显示图形，图形库设计人员设计的初始类图如下所示： 在该图形库中，每个图形类(如CirCIe、Triangle等)的init()方法用于初始化所创建的图形，setColor()方法用于给图形设置边框颜色，fill()方法用于给图形设置填充颜色，SetSiZe() 方法用于设置图形的大小，display()方法用于显示图形。 客户类(Client)在使用该图形库时发现存在如下问题： ①由于在创建窗口时每次只需要使用图形库中的一种图形，因此在更换图形时需要修改客户类源代码; + ini t () :void + SetColor () :void + fill () :void + SetSiZe () :void + display () :void Trian gle + in it () : v oid + SetColor () : v oid + fill () : void + SetSiZe () : v oid + display () :Void + in it () : void + SetColor () : void + fill () : void CirCI ReCta
需求工程 所有与需求直接相关的活动通称为需求工程。包括需求开发和需求管理。需求开发包括需求的调查，分析和定义，需求管理包括需求的确认、跟踪以及变更控制 C/S体系结构定义了工作站如何与服务器相连，以实现数据和应用分布到多个处理机上。 C/S体系结构有三个主要组成部分：数据库服务器、客户应用程序和网络 c/s优点：1、具有强大的数据操作和事务处理能力，模型思想简单，易于人们理解和接受 2、对于硬件和软件的变化有极大的适应性和灵活性，而且易于对系统进行扩充和缩小。 3、将大的应用处理任务分布到许多通过网络连接的低成本计算机上，节约大量费用缺点 缺点： 开发成本较高 客户端程序设计复杂 信息内容和形式单一 用户界面风格不一，使用繁杂，不利于推广使用 软件移植困难 软件维护和升级困难 新技术不能轻易应用 b/s优点：1、实现了零客户端，易于服务升级2、提供了异种机、异种网、异种应用服务器的联机、联网、统一服务的最现实的开放性基础。b/s缺点： B/S体系结构缺乏对动态页面的支持能力，没有集成有效的数 据库处理功能。 系统扩展能力差，安全性难以控制。 在数据查询等响应速度上，远远低于C/S体系结构。 数据的动态交互性不强，不利于在线事务处理(OLTP)应用。适配器模式(Adapter Pattern) ：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 优点： 1、将目标类和适配者类解耦 2、增加了类的透明性和复用性 3、灵活性和扩展性都非常好
4、类适配器：可以在适配器类中置换一些适配者的方法，使得适配器的灵活性更强。 5、对象适配器：同一个适配器可以把适配者类和它的子类都适配到目标接口。 缺点： 类适配器：不支持多继承的语言，一次最多只能适配一个适配者类，而且目标抽象类只能为抽象类，不能为具体类，其使用有一定的局限性 对象适配器：要想置换适配者类的方法就不容易 适用： 系统需要使用现有的类，而这些类的接口不符合系统的需要。 想要建立一个可以重复使用的类，用于与一些彼此之间没有太大关联的一些类一起工作 桥接模式(Bridge Pattern)：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化 优点： ? 分离抽象接口及其实现部分。 ? 桥接模式有时类似于多继承方案，但是多继承方案违背了类的单 一职责原则（即一个类只有一个变化的原因），复用性比较差， 而且多继承结构中类的个数非常庞大，桥接模式是比多继承方案 更好的解决方法。 ? 桥接模式提高了系统的可扩充性，在两个变化维度中任意扩展一 个维度，都不需要修改原有系统。 ? 实现细节对客户透明，可以对用户隐藏实现细节。 缺点： 1、增加系统的理解与设计难度，由于聚合关联关系建立在抽象层，要求开发者针对抽象进行设计与编程。 2、要求正确识别出系统中两个独立变化的维度，因此其使用范围具有一定的局限性 适用： 一个类存在两个独立变化的维度，且这两个维度都需要进行扩展 不希望使用继承或因为多层次继承导致系统类的个数急剧增加的系统 一个系统需要在构件的抽象化角色和具体化角色之间增加更多的灵活性，避免在两个层次之间建立静态的继承联系 装饰模式(Decorator Pattern) ：动态地给一个对象增加一些额外的职责(Responsibility)
《软件体系结构》大作业（1） 学院：软件学院 课程名称：软件体系结构 专业班级： 学生姓名：学号： 学生姓名：学号： 指导教师： 完成时间：年月日 评分表 1、叙述各小组成员完成本题目的分工协作情况。 小组中的每个成员都先理解题目要求及涉及的设计模式，并一起完成代码编写。另外，组长负责文档制作。 2、评分表 序号姓名评分是否组长 1 2 作业正文需要包括以下内容： 1、作业题目内容的详细描述。 2、完成本题目所采用的软件设计模式名称及画出相应的类图，或者是所采用的 软件体系结构名称及画出相应的体系结构图。
3、画出完成本题目所设计程序的设计类图；如还有其他图，也一并画出。 4、完成本题目所设计的程序代码。 5、程序运行的典型界面截图
1、作业题目内容的详细描述。 【作业2.1-1】例2.3为使用工厂方法模式设计的汽车保险管理应用程序实例。现在需要 扩展例2.3的设计图，添加一个名为LuxuryCarInsurance的类，并且需要编写此类和其他需要添加的类的代码，详细要求参见光盘的相应作业部分。 【作业2.1-1】在例2.4中，设计并且实现了豪华（Super）和中等（Medium）别墅（House）与公寓（Condo）的查询。要求在该设计的基础上，增加一个新的类SemiDetacher（半独立式楼宇），并且编写代码，实现相应的查询功能，详细要求参见光盘的相应作业部分。 2、完成本题目所采用的软件设计模式名称及画出相应的类图，或者是所采用的软件体系结构名称及画出相应的体系结构图。 【作业2.1-1】采用的是工厂方法模式 【作业2.1-2】采用的是抽象方法模式
实验3 创建型设计模式实验 实验学时： 2 每组人数： 1 实验类型： 3 （1：基础性2：综合性3：设计性4：研究性） 实验要求： 1 （1：必修2：选修3：其它） 实验类别： 3 （1：基础2：专业基础3：专业4：其它） 一、实验目的 1．熟练使用面向对象设计原则对系统进行重构； 2．熟练使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的创建型设计模式，包括简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式和单例模式，理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。 二、实验内容 1．在某图形库API中提供了多种矢量图模板，用户可以基于这些矢量图创建不同的显示图形，图形库设计人员设计的初始类图如下所示： Circle + + + + +init () setColor () fill () setSize () display () ... : void : void : void : void : void Triangle + + + + + init () setColor () fill () setSize () display () ... : void : void : void : void : void Rectangle + + + + + init () setColor () fill () setSize () display () ... : void : void : void : void : void Client 在该图形库中，每个图形类（如Circle、Triangle等）的init()方法用于初始化所创建的图形，setColor()方法用于给图形设置边框颜色，fill()方法用于给图形设置填充颜色，setSize()方法用于设置图形的大小，display()方法用于显示图形。 客户类(Client)在使用该图形库时发现存在如下问题： ①由于在创建窗口时每次只需要使用图形库中的一种图形，因此在更换图形时需要修改客户类源代码；
南京邮电大学 《软件体系结构》实验报告 实验题目软件体系结构风格之应用 姓名xxx 学号xxx 院系计算机、软件学院 指导老师周国强 2013年12月18日
一、实验目的和要求 实验目的： 通过KWIC实例分析，理解和掌握软件体系结构风格设计与实现。 实验要求： 熟练掌握基于主/子程序体系结构风格的KWIC关键词索引系统，在此基础上，完成基于面向对象体系架构风格的KWIC关键词索引系统设计与实现。选做基于管道过滤体系架构风格的KWIC关键词索引系统；选做基于事件过程调用体系架构风格的KWIC关键词索引系统。 实验课前完成实验报告的实验目的、实验环境、实验内容、实验操作过程等内容；实验课中独立/团队操作完成实验报告的实验操作、实验结果及结论等内容；每人一台PC机，所需软件Win2003/XP、UML工具（EclipseUML/ Rose/Visio/StartUML/）、Eclipse/MyEclipse、JDK6.0等。实验课后完成实验报告的心得体会内容，并及时提交实验报告。 二、实验课时：2 三、实验内容及操作步骤 多种软件风格设计与实现之KWIC实例： 1．采用主/子程序体系结构风格实现KWIC关键词索引系统 public static void input(String inputFile){ fr=null; try { fr=new (inputFile);
} catch ( e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } BufferedReader br=new BufferedReader(fr); textLines=new ArrayList 计算机科学与技术学院 实验报告 课程名称：软件设计模式 专业：计算机科学与技术班级：班 学号： 姓名： 实验一单例模式的应用 1 实验目的 1) 掌握单例模式（Singleton）的特点 2) 分析具体问题，使用单例模式进行设计。 2 实验内容和要求 很多应用项目都有配置文件，这些配置文件里面定义一些应用需要的参数数据。 通常客户端使用这个类是通过new一个AppConfig的实例来得到一个操作配置文件内容的对象。如果在系统运行中，有很多地方都需要使用配置文件的内容，系统中会同时存在多份配置文件的内容，这会严重浪费内存资源。 事实上，对于AppConfig类，在运行期间，只需要一个对象实例就够了。那么应该怎么实现呢？用C#控制台应用程序实现该单例模式。绘制该模式的UML图。 [代码截图]： namespace实验一_单例模式_ { class Program { static void Main(string[] args) { AppConfig appc1 = AppConfig.GetAppConfig(); AppConfig appc2 = AppConfig.GetAppConfig(); appc1.SetParameterA("hello"); appc2.SetParameterA("hi"); if (appc1.Equals(appc2)){ Console.WriteLine("appc1 和 appc2 代表的是同一个实例"); } else{ Console.WriteLine("appc1 和 appc2 代表的是不同实例"); } Console.WriteLine(appc1.GetParameterA()); Console.WriteLine(appc2.GetParameterA()); Console.ReadKey(); 建造者模式 建造者 建造者设计模式定义了处理其他对象的复杂构建的对象设计。 问题：创建复杂对象时候，构造函数的创建会涉及通用体系结构判定。某些编程人员认为任何构造函数都应当执行适当的逻辑以创建整个对象。另外一些编程人员则认识到将某些逻辑分解入其他方法才是有意义的。采用后一种样式设计的构造函数基本上是一系列请求实例化的方法。上述两种解决方案都不是特别灵活。事实上，它们根本就是错误的解决方案。 解决方案：我们可以基于一组业务逻辑的结果来构造对象。在示例中，对象只有特定的部分必须被创建。如果完全定义对象的所有部分，那么可能导致完全预见不能的结果。 多个方法调用的复杂性问题在使用之处似乎并非太严重，但该复杂性却是缓慢增长的。如果需要经常调用这些方法，那么就应当创建一个Builder对象。 UML MyObject MyObjectBuilder -MyObject:MyObect +complexFunctionA() +createInstanceOfMyObject() +complexFunctionB() +buideMyObject(configurationOptions) +getBuiltMyObject() *MyObject类具有能够完全实现对象构造的两个方法。为了具有完整的Myobject对象，需要执行complexFunctionA()和complexFunctionB()方法。 * MyObjectBuilder类包含一个名为createInstanceOfMyObject()的方法。这个类负责创建Myobject类的一个简单实例。需要注意没有用于进一步构造的配置选项。这个类还存储MyObjectBuilder类创建的实例中的私有实例。 *buildMyObject（）方法接受参数configurationOption。这个方法用于调用在MyObjectBuilder 对象中存储的MyObject对象的complexFunctionA()和complexFunctionB()方法。 *getBuildObject（）方法返回MyObjectBuilder对象内部Myobject对象的私有实例，该实例既是完整的，也是正常构建的。 示例代码演示： _type=$type; } public function setSize($size) { 福建农林大学计算机与信息学院 实验报告 课程名称：软件设计与体系结构 姓名：陈宇翔 系：软件工程系 专业：软件工程 年级：2007 学号：070481024 指导教师：王李进 职称：讲师 2009年12月16日 实验项目列表 福建农林大学计算机与信息学院实验报告 学院：计算机与信息学院专业：软件工程系年级：2007 姓名：陈宇翔 学号：070481024 课程名称：软件设计与体系结构实验时间：2009-10-28 实验室田实验室312、313计算机号024 指导教师签字：成绩： 实验1：ACME软件体系结构描述语言应用 一、实验目的 1）掌握软件体系结构描述的概念 2）掌握应用ACMESTUDIO工具描述软件体系结构的基本操作 二、实验学时 2学时。 三、实验方法 由老师提供软件体系结构图形样板供学生参考，学生在样板的指导下修改图形，在老师的指导下进行软件体系结构描述。 四、实验环境 计算机及ACMESTUDIO。 五、实验内容 利用ACME语言定义软件体系结构风格，修改ACME代码，并进行风格测试。 六、实验操作步骤 一、导入Zip文档 建立的一个Acme Project，并且命名为AcmeLab2。如下图： 接着导入ZIP文档，导入完ZIP文档后显示的如下图： 二、修改风格 在AcmeLab2项目中,打开families下的TieredFam.acme.如下图： 修改组件外观 1. 在组件类型中，双击DataNodeT; 在其右边的编辑器中，将产生预览；选择Modify 按钮，将打开外观编辑器对话框。 2. 首先改变图形：找到Basic shape section，在Stock image dropdown menu中选 择Repository类型. 3. 在Color/Line Properties section修改填充颜色为深蓝色。 4. 在颜色对话框中选择深蓝色，并单击 [OK]. 5. 修改图形的边框颜色为绿色 7. 单击Label tab，在Font Settings section, 设置字体颜色为白色,单击[OK] 产生的图形如下图： 《软件体系结构》 实验报告 项目名称设计模式实验2 专业班级 学号_________________ 姓名___________________ 实验成绩： 批阅教师： 实验3设计模式实验二 实验学时： 4 每组人数： 1 实验类型： 3 (1 : 基础性 2： 综合性 3: 设计性 4 :研究性） 实验要求： 1 (1 : 必修 2： 选修 3: 其它） 实验类别： 3 (1 : 基础 2： 专业基础 3: 专业 4:其它） 、实验目的 熟练使用 PowerDesigner 和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的行为型设计模 式，包括职责链模式、命令模式、观察者模式和策略模式， 理解每一种设计模式的模式动机, 掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。 、实验内容 1. 某企业的SCM （Supply Chain Management ,供应链管 理）系统中包含一个采购审批子 系统。该企业的采购审批是分级进行的， 即根据采购金额的不同由不同层次的主管人员来审 批，主任可以审批 5万元以下（不包括 5万元）的采购单，副董事长可以审批 5万元至10 万元（不包括10万元）的采购单，董事长可以审批 10万元至50万元（不包括50万元）的 采购单，50万元及以上的采购单就需要开董事会讨论决定。如下图所示： 试使用职责链模式设计并模拟实现该系统。 2. 房间中的开关是命令模式的一个实例，现用命令模式来模拟开关的功能，可控制对 象包括电灯和电 风扇，绘制相应的类图并编程模拟实现。 3. 某软件公司欲开发一个基于 Windows 平台的公告板系统。系统提供一个主菜单 （Menu ），在主菜单中包含了一些菜单项 （Menultem ），可以通过 Menu 类的addMenultem （）方 法增加菜单项。菜单项的主要方法是 click （），每一个菜单项包含一个抽象命令类，具体命令 类包括 OpenCommand （打开命令）,CreateCommand （新建命令）,EditCommand （编辑命令）等, 命令类具有一个 execute （）方法，用于调用公告板系统界面类 （BoardScreen ）的open （）、 create 。、 采购人员 采购单 金额V 5万元 5万元w 金额V 10万元10万元w 金额V 50万元 金额》50万元 主任 副董事长 董事长 董事会 3 创建型设计模式实验实验 2 实验学时： 1 每组人数： 3：设计性4：研究性）（1：基础性2：综合性实验类型： 3 ：其它） 3 ：必修2：选修实验要求： 1 （14：其它）3：专业实验类别： 3 （1：基础2：专业基础 一、实验目的．熟练使用面向对象设计原则对系统进行重构；1和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的创建型设计PowerDesigner2．熟练使用理解每一种设计模式包括简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式和单例模式，模式，的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。 二、实验内容中提供了多种矢量图模板，用户可以基于这些矢量图创建不同的显1．在某图形库API 示图形，图形库设计人员设计的初始类图如下所示：Client CircleTriangleRectangleinit (): void+init (): void+init (): void+setColor (): void+setColor (): void++setColor (): voidfill (): void++fill (): void+fill (): voidsetSize (): void++setSize (): void+setSize (): voiddisplay (): void+display ()+: void+display (): void.........在该图形库中，每个图形类（如Circle、Triangle等）的init()方法用于初始化所创建的图形，setColor()方法用于给图形设置边框颜色，fill()方法用于给图形设置填充颜色，setSize()方法用于设置图形的大小，display()方法用于显示图形。 客户类(Client)在使用该图形库时发现存在如下问题： ①由于在创建窗口时每次只需要使用图形库中的一种图形，因此在更换图形时需要修改客户类源代码； 1 ②在图形库中增加并使用新的图形时需要修改客户类源代码； ③客户类在每次使用图形对象之前需要先创建图形对象，有些图形的创建过程较为复杂，导致客户类代码冗长且难以维护。 现需要根据面向对象设计原则对该系统进行重构，要求如下： ①隔离图形的创建和使用，将图形的创建过程封装在专门的类中，客户类在使用图形时无须直接创建图形对象，甚至不需要关心具体图形类类名； ②客户类能够方便地更换图形或使用新增图形，无须针对具体图形类编程，符合开闭原则。绘制重构之后的类图并说明在重构过程中所运用的面向对象设计原则。 2．使用简单工厂模式设计一个可以创建不同几何形状(Shape)，如圆形(Circle)、矩形(Rectangle)和三角形(Triangle)等的绘图工具类，每个几何图形均具有绘制Draw()和擦除Erase()两个方法，要求在绘制不支持的几何图形时，抛出一个UnsupportedShapeException异常，绘制类图并编程模拟实现。 3. 现需要设计一个程序来读取多种不同类型的图片格式，针对每一种图片格式都设计一个图片读取器(ImageReader)，如GIF图片读取器(GifReader)用于读取GIF格式的图片、JPG图片读取器(JpgReader)用于读取JPG格式的图片。图片读取器对象通过图片读取器工厂ImageReaderFactory 来创建，ImageReaderFactory是一个抽象类，用于定义创建图片读取器的工厂方法，其子类GifReaderFactory和JpgReaderFactory用于创建具体的图片读取器对象。试使用工厂方法模式设计该程序，绘制类图并编程模拟实现。需充分考虑系统的灵活性和可扩展性。 4. 某软件公司欲开发一套界面皮肤库，可以对桌面软件进行界面美化。不同的皮肤将提供视觉效果不同的按钮、文本框、组合框等界面元素，其结构如下图所示： 《UML实验》参考答案 1. 某酒店订房系统描述如下： (1) 顾客可以选择在线预订，也可以直接去酒店通过前台服务员预订； (2) 前台服务员可以利用系统直接在前台预订房间； (3) 不管采用哪种预订方式，都需要在预订时支付相应订金； (4) 前台预订可以通过现金或信用卡的形式进行订金支付，但是网上预订只能通过信用卡进行支付； (5) 利用信用卡进行支付时需要和信用卡系统进行通信； (6) 客房部经理可以随时查看客房预订情况和每日收款情况。 绘制该酒店订房系统的用例图。 参考答案： 顾客 在线预订房间 前台预订房间通过现金支付订金 通过信用卡支付订金 查看客房预订情况 查看每日收款情况 2. 根据以下场景绘制用例图： 某企业为了方便员工用餐，为企业餐厅开发了一个订餐系统（COS：Cafeteria Ordering System），企业员工可通过企业内联网使用该系统。该系统功能描述如下： (1) 企业的任何员工都可以查看菜单和今日特价； (2) 系统的顾客是注册到系统的员工，可以在线订餐（以下操作均需先登录）、注册工资支付、修改订餐信息和删除订餐信息，在注册工资支付时需要通过工资系统进行身份验证； (3) 餐厅员工是特殊的顾客，可以进行备餐（系统记录备餐信息）、生成付费请求和请求送餐，其中对于注册使用工资支付的顾客生成付费请求并发送给工资系统； (4) 菜单管理员是餐厅员工的一种，可以管理菜单； (5) 送餐员也是餐厅员工的一种，可以打印送餐说明、记录送餐信息（如送餐时间）以及记录收费（对于没有注册工资支付的顾客，由送餐员收取现金后记录）。 参考答案： <设计模式实验报告
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