第2章 观察者与装饰模式

设计模式：常用设计模式及其应用设计模式是在软件设计中常见问题的解决方案的一种反复使用的经验总结。

它们是已经被证明有效的经典解决方案，可以帮助我们在开发过程中避免重复设计。

本文将介绍一些常用的设计模式及其应用。

1.单例模式单例模式是一个创建型的设计模式，它会确保一个类只有一个实例。

这在需要共享资源或控制唯一资源访问的场景下非常实用，例如线程池、日志记录器等。

2.工厂模式工厂模式是一种用于创建对象的创建型设计模式。

它定义了一个接口来创建对象，但将创建实例的过程延迟到子类中。

这样可以避免在代码中直接使用new操作符，增加了代码的灵活性和可维护性。

3.观察者模式观察者模式是一种行为型的设计模式，它定义了一对多的依赖关系。

当一个对象的状态发生变化时，它会自动通知它的依赖对象。

观察者模式常用于事件处理、GUI编程等场景。

4.装饰器模式装饰器模式是一种结构型的设计模式，它允许你通过将对象包装在一个装饰器对象中来动态地添加新的功能。

装饰器模式可以避免使用子类化的复杂性，提供了比继承更加灵活的方式来扩展功能。

5.策略模式策略模式是一种行为型的设计模式，它定义了一系列算法，并将每个算法封装在可以相互替换的策略对象中。

这使得算法可以独立于客户端的使用，提高了代码的灵活性。

6.适配器模式适配器模式是一种结构型的设计模式，它允许不兼容的接口之间进行适配。

适配器模式可以通过创建一个适配器类来实现两个不兼容接口之间的交互。

7. MVC模式MVC（Model-View-Controller）是一种架构模式，它将应用程序分为三个主要部分：模型、视图和控制器。

模型表示应用程序的数据和逻辑，视图负责显示数据，控制器接收用户输入并对模型和视图进行协调。

8.组合模式组合模式是一种结构型的设计模式，它将对象组合成树状结构以表示“整体/部分”层次结构。

组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性，可以用来处理树形结构的问题。

9.迭代器模式迭代器模式是一种行为型的设计模式，它提供一种访问容器中各个元素的方法，而不需要暴露容器的内部结构。

1、工厂模式：客户类和工厂类分开。

消费者任何时候需要某种产品，只需向工厂请求即可。

消费者无须修改就可以接纳新产品。

缺点是当产品修改时，工厂类也要做相应的修改。

如：如何创建及如何向客户端提供。

2、建造模式：将产品的内部表象和产品的生成过程分割开来，从而使一个建造过程生成具有不同的内部表象的产品对象。

建造模式使得产品内部表象可以独立的变化，客户不必知道产品内部组成的细节。

建造模式可以强制实行一种分步骤进行的建造过程。

3、工厂方法模式：核心工厂类不再负责所有产品的创建，而是将具体创建的工作交给子类去做，成为一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂类必须实现的接口，而不接触哪一个产品类应当被实例化这种细节。

4、原始模型模式：通过给出一个原型对象来指明所要创建的对象的类型，然后用复制这个原型对象的方法创建出更多同类型的对象。

原始模型模式允许动态的增加或减少产品类，产品类不需要非得有任何事先确定的等级结构，原始模型模式适用于任何的等级结构。

缺点是每一个类都必须配备一个克隆方法。

5、单例模式：单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例单例模式。

单例模式只应在有真正的“单一实例”的需求时才可使用。

6、适配器(变压器)模式：把一个类的接口变换成客户端所期待的另一种接口，从而使原本因接口原因不匹配而无法一起工作的两个类能够一起工作。

适配类可以根据参数返还一个合适的实例给客户端。

7、桥梁模式：将抽象化与实现化脱耦，使得二者可以独立的变化，也就是说将他们之间的强关联变成弱关联，也就是指在一个软件系统的抽象化和实现化之间使用组合/聚合关系而不是继承关系，从而使两者可以独立的变化。

8、合成模式：合成模式将对象组织到树结构中，可以用来描述整体与部分的关系。

合成模式就是一个处理对象的树结构的模式。

合成模式把部分与整体的关系用树结构表示出来。

合成模式使得客户端把一个个单独的成分对象和由他们复合而成的合成对象同等看待。

软件设计模式及应用软件设计模式是指在软件设计过程中，通过总结和归纳出现的实际问题及解决办法，提炼出的一套经验和规范化的解决方案模板。

设计模式旨在提高代码的可复用性、可扩展性和可维护性，同时也能够提高软件设计的灵活性和可靠性。

常见的软件设计模式包括单例模式、工厂模式、观察者模式、代理模式、装饰器模式等。

下面以几个常见的设计模式为例，介绍其应用场景和具体实现方式。

1. 单例模式：单例模式是一种创建型设计模式，保证一个类只能实例化一个对象，并提供一个全局访问点。

在应用中，当需要一个全局唯一的对象时，可以使用单例模式来保证对象的唯一性。

例如，在某个系统中，需要记录系统日志，并将日志保存到一个文件中。

可以使用单例模式来创建一个全局唯一的日志记录器，以便在各个模块中都可以访问和使用该日志记录器。

单例模式的实现方式有多种，常见的有饿汉式和懒汉式。

饿汉式在类加载时就创建对象，并提供一个静态方法返回该对象；懒汉式在第一次调用时才创建对象，并提供一个静态方法返回该对象。

2. 工厂模式：工厂模式是一种创建型设计模式，将对象的创建和使用分离，通过一个工厂类来创建对象。

工厂模式可以隐藏对象的具体实现，提供一致的接口供调用方使用。

例如，假如有一个图表软件，可以创建不同类型的图表，如饼图、柱状图、折线图等。

可以使用工厂模式来创建图表对象，调用方通过工厂类来创建具体的图表对象，而无需关注图表对象的具体创建过程。

工厂模式可以根据不同的调用需求，提供不同的工厂类。

常见的工厂模式包括简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。

3. 观察者模式：观察者模式是一种行为型设计模式，建立对象之间的一对多关系，当一个对象的状态发生变化时，其他依赖该对象的对象都会收到通知并更新状态。

例如，在一个购物网站中，当用户下单购买商品时，需要通知库存管理系统和订单管理系统等进行相应的处理。

可以使用观察者模式，在用户下单时，通知相关的系统进行处理。

观察者模式由被观察者和观察者组成。

软件开发与测试技术作业指导书第1章软件开发基础 (3)1.1 软件开发生命周期 (3)1.2 程序设计语言 (4)1.3 开发工具与环境 (4)第2章软件测试概述 (4)2.1 软件测试的定义与目的 (4)2.2 软件测试的分类 (5)2.3 软件测试流程 (6)第3章需求分析 (6)3.1 需求分析的重要性 (6)3.2 需求获取方法 (6)3.3 需求规格说明书 (7)第4章设计与架构 (8)4.1 软件设计原则 (8)4.1.1 模块化原则 (8)4.1.2 抽象原则 (8)4.1.3 信息隐藏原则 (8)4.1.4 开放封闭原则 (8)4.2 设计模式 (8)4.2.1 创建型模式 (8)4.2.2 结构型模式 (9)4.2.3 行为型模式 (9)4.3 软件架构 (9)4.3.1 分层架构 (9)4.3.2 客户端服务器架构 (9)4.3.3 微服务架构 (9)4.3.4 事件驱动架构 (9)4.3.5 云计算架构 (9)第5章编码与实现 (10)5.1 编码规范 (10)5.1.1 通用规范 (10)5.1.2 语言特定规范 (10)5.2 代码质量 (10)5.2.1 可维护性 (10)5.2.2 可读性 (10)5.2.3 可靠性 (11)5.3 代码审查 (11)5.3.1 审查流程 (11)5.3.2 审查内容 (11)第6章单元测试 (11)6.1 单元测试概述 (11)6.3 单元测试策略 (12)第7章集成测试 (12)7.1 集成测试概述 (12)7.2 集成测试策略 (13)7.2.1 自下而上集成测试 (13)7.2.2 自上而下集成测试 (13)7.2.3 大棒集成测试 (13)7.2.4 基于功能的集成测试 (13)7.2.5 基于接口的集成测试 (13)7.3 集成测试用例设计 (13)7.3.1 设计原则 (13)7.3.2 设计方法 (14)第8章系统测试 (14)8.1 系统测试概述 (14)8.2 功能测试 (14)8.2.1 等价类划分法 (14)8.2.2 边界值分析法 (14)8.2.3 错误推测法 (14)8.2.4 功能测试用例设计 (14)8.2.5 功能测试执行与缺陷跟踪 (14)8.3 功能测试 (14)8.3.1 功能测试概述 (15)8.3.2 功能测试指标 (15)8.3.3 功能测试方法 (15)8.3.4 功能测试工具 (15)8.3.5 功能瓶颈分析及优化 (15)8.4 安全测试 (15)8.4.1 安全测试概述 (15)8.4.2 常见安全漏洞 (15)8.4.3 安全测试方法 (15)8.4.4 安全测试工具 (15)8.4.5 安全测试策略与实施 (15)第9章验收测试与上线 (15)9.1 验收测试 (15)9.1.1 验收测试概述 (15)9.1.2 验收测试准备 (15)9.1.3 验收测试实施 (16)9.1.4 验收测试通过标准 (16)9.2 上线流程 (16)9.2.1 上线准备 (16)9.2.2 上线实施 (16)9.2.3 上线后评估 (16)9.3 生产环境监控 (16)9.3.2 监控内容 (17)9.3.3 监控工具与策略 (17)第10章软件测试管理 (17)10.1 测试计划与策略 (17)10.1.1 测试目标 (17)10.1.2 测试范围 (17)10.1.3 测试方法 (17)10.1.4 测试流程 (17)10.1.5 测试策略 (17)10.2 测试团队组织 (17)10.2.1 测试团队角色与职责 (17)10.2.2 测试团队人员配置 (18)10.2.3 测试团队协作 (18)10.3 测试工具与自动化 (18)10.3.1 测试工具的选择 (18)10.3.2 自动化测试 (18)10.3.3 自动化测试实施 (18)10.4 持续集成与持续部署 (18)10.4.1 持续集成 (18)10.4.2 持续部署 (18)10.4.3 持续集成与持续部署工具 (18)10.4.4 持续集成与持续部署实践 (18)第1章软件开发基础1.1 软件开发生命周期软件开发生命周期（SDLC）是指从软件需求的识别到软件退役的整个过程中，软件开发所经历的一系列阶段。

实验报告课程名称java设计模式实验项目观察者模式与装饰模式的应用实验仪器 PC个人终端系别计算机学院专业软件工程班级/学号软工1302/2013011342 学生姓名阮翀实验日期 2015-10-12 成绩指导教师张志华实验二观察者模式与装饰模式的应用一、实验目的通过该实验，理解观察者模式和装饰模式的意图、结构，在软件开发中使用这些模式并进行功能验证。

二、实验内容1.猫、狗与老鼠。

假设猫是老鼠和狗的观察目标，老鼠和狗是观察者，猫叫老鼠跑，狗也跟着叫，使用观察者模式描述该过程。

2.我跟妈妈说：“妈妈，我和妹妹在院子里玩。

饭做好了叫我们一声。

”请用观察者模式设计一个模拟系统。

3.采用装饰模式为图书馆中的项目（书或音像盘）增加“可借”功能。

使用Java语言设计一个模拟系统。

4.自定义JButton。

开发人员设计用户接口时，通常需要更多有特色的控件，Decorator模式就提供了一个方法去创造或修改现有的UI控件。

使用装饰模式实现一个带有对角线的按钮。

三、实验步骤与要求1．对于以上题目要认真分析和理解题意，在观察者模式和装饰模式题目中各选1个进行编程，程序中要求使用相应的模式。

2．上机录入，使用JDK编译器调试、运行、验证程序。

3．请指导教师审查程序和运行结果并评定成绩；4．撰写并上交实验报告。

四、实验原理：在许多设计中，经常涉及到多个对象都对一个特殊对象中的数据变化感兴趣，而且这多个对象都希望跟踪那个特殊对象中的数据变化，此时可以采用观察者模式。

观察者模式意图：“定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。

”观察者模式的UML类图：装饰模式是动态地扩展一个对象的功能，而不需要改变原始类代码的一种成熟模式。

装饰模式意图：“动态地给对象添加一些额外的职责。

就功能来说装饰模式相比生成子类更为灵活。

”装饰模式的UML类图：五、上机报告内容1、班级、学号、姓名、实验完成日期；2、实验题目；3、设计方案：给出你的设计方案，包括结构类图及相关说明；4、源代码：设计方案中各个类和接口的源代码,包括测试主类的源代码.5、测试数据及运行结果6、总结：1）运用设计模式总结：对所运用的设计模式的名称,分类,意图,结构,角色作用的总结，所运用的面向对象设计原则。

23种设计模式记忆口诀1.单例模式：独一无二，最重要。

2.工厂模式：制造者，无需说。

3.抽象工厂：一族产品，同根源。

4.建造者模式：一步一步，建造家。

5.原型模式：克隆专家，快捷法。

6.适配器模式：转换者，聪明智。

7.桥接模式：结构优化，灵活性。

8.装饰模式：装饰者，美化家。

9.组合模式：树形结构，组合家。

10.外观模式：微缩封装，简洁家。

11.享元模式：享元工厂，节省家。

12.代理模式：替身幕后，保护家。

13.模板方法：算法继承，不变家。

14.策略模式：行为封装，灵活家。

15.命令模式：命令者，有权家。

16.职责链模式：可扩展，级别性。

17.状态模式：状态管理，干净家。

18.观察者模式：被观察，自主家。

19.中介者模式：中介者，沟通家。

20.迭代器模式：循环选择，简化家。

21.访问者模式：动态添加，扩展家。

22.备忘录模式：状态备份，还原家。

23.解释器模式：解释语言，特殊家。

以上23种设计模式，为了更好地记忆，我把它们组合成了一个口诀：最重要的单例模式，工厂与抽象同皇冠。

建造渐进如养家，克隆是原型美化家。

适配器桥接转化家，组合成树形结构家。

装饰装扮美化家，微缩封装外观家。

享元共用节省家，代理替身保护家。

策略模式灵活家，命令者有权家。

职责链扩展级别性，状态干净管理家。

被观察自主家，中介者沟通家。

循环迭代简化家，访问者动态扩展家。

备忘录变化还原家，解释语言特殊家。

这个口诀是通过把每个模式的主要特点和功能用简洁的语句表达出来，然后通过排列组合的方式形成的。

相信这个口诀会让你更容易地记忆这23种设计模式，并且可以在以后的工作中灵活地运用它们。

系统设计常见的设计模式及其实际应用案例在软件开发领域，设计模式是一组被广泛应用于解决常见问题的可重复利用的解决方案。

设计模式可以提高代码的可读性、可维护性和可扩展性，使系统更加灵活和可靠。

本文将介绍一些常见的系统设计模式，并提供相应的实际应用案例。

一、单例模式单例模式是一种创建型模式，它保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

单例模式常被用于数据库连接、日志记录器等资源共享的场景。

实际应用案例：Java中的Runtime类就是一个典型的单例模式。

通过调用`Runtime.getRuntime()`方法，可以获取到全局唯一的Runtime实例，从而实现对系统运行时环境的访问。

二、工厂模式工厂模式是一种创建型模式，它定义了一个用于创建对象的接口，但具体的对象创建逻辑由具体的工厂类来实现。

工厂模式能够将对象的创建与使用分离，降低了耦合性。

实际应用案例：在Java中，Calendar类就是通过工厂模式来创建日期对象的。

通过调用`Calendar.getInstance()`方法，可以根据当前系统的时区和语言环境，返回一个具体实现的Calendar对象。

三、观察者模式观察者模式是一种行为型模式，它定义了一种一对多的依赖关系，使得当一个对象状态发生变化时，其依赖对象能够自动收到通知并进行相应的更新。

实际应用案例：Android中的广播机制就是观察者模式的实际应用。

当一个广播消息被发送时，所有注册了相应广播接收器的组件都能够接收到并做出响应。

四、策略模式策略模式是一种行为型模式，它定义了一系列可相互替换的算法，并将每个算法封装在独立的类中。

通过切换不同的策略对象，可以在运行时改变系统的行为。

实际应用案例：在电商系统中，用户下单时可以选择不同的支付方式，比如支付宝、微信、银行卡等。

这些不同的支付方式就可以使用策略模式来实现。

五、装饰者模式装饰者模式是一种结构型模式，它允许动态地为对象添加额外的功能，同时又不改变其原有的结构。

一、课程概述在软件工程领域，UML建模和设计模式是两个非常重要的概念。

UML 建模是一种用于描述、设计和分析软件系统的标准化方法，它提供了一种统一的语言来描述系统的结构和行为。

设计模式则是一种解决特定问题的通用解决方案，它们描述了在特定情境下可重复使用的解决方案。

本课程旨在向学生介绍UML建模和设计模式的基本概念、原则和应用。

通过本课程的学习，学生将能够掌握UML建模和设计模式的基本理论知识，掌握这两个重要概念在软件开发中的应用技巧，提高软件设计和开发的能力。

二、课程目标1. 了解UML建模的基本原理和核心概念2. 掌握UML建模在软件系统设计中的应用技巧3. 掌握常见的设计模式及其在软件开发中的应用4. 能够运用UML建模和设计模式进行软件系统的分析、设计和开发三、课程大纲1. UML建模基础1.1 UML概念和分类1.2 UML建模的基本元素1.3 UML建模的基本原则和方法2. UML建模进阶2.1 UML时序图和用例图2.2 UML类图和对象图2.3 UML活动图和状态图3. 设计模式概述3.1 设计模式的定义和分类3.2 设计模式的原则和使用场景4. 创建型模式4.1 单例模式4.2 工厂模式4.3 建造者模式5. 结构型模式5.1 适配器模式5.2 装饰者模式5.3 组合模式6. 行为型模式6.1 观察者模式6.2 命令模式6.3 策略模式四、教学方法本课程采用以理论教学为主，辅以案例分析和实际操作的教学方法。

教师将通过讲解理论知识、分析实际案例以及演示操作，结合学生的课堂讨论和作业练习，使学生能够更好地理解和掌握课程内容。

五、课程评估1. 平时表现：占总成绩的20，包括课堂表现、作业情况等2. 期中考试：占总成绩的303. 期末考试：占总成绩的50六、适用对象本课程适用于计算机科学与技术、软件工程、信息安全等相关专业的本科生和研究生。

对于希望从事软件系统设计、开发和管理工作的学生来说，掌握UML建模和设计模式的基本知识和技能具有重要的意义。