仲恺软件设计模式实验指导书

设计模式实验指导

一、实验目的

使用合理的UML建模工具（ROSE或者Visio）和任意一种面向对象编程语言实现几种常用的设计模式，加深对这些模式的理解，包括简单工厂模式、工厂方法模

式、抽象工厂模式、单例模式、适配器模式、组合模式、装饰模式、外观模式、、命令模式、迭代器模式、观察者模式、策略模式等12种模式。

二、实验内容

根据以下的文档描述要求，使用合理的UML建模工具（ROSE或者Visio）和任意一种面向对象编程语言实现以下设计模式，包括根据实例绘制相应的模式结构图、编写模式实现代码，运行并测试模式实例代码。

(1)、简单工厂模式

使用简单工厂模式模拟女娲（Nvwa）造人（Person），如果传入参数M，则返回一个Man对象，如果传入参数W，则返回一个Woman对象，请实现该场景。现需要增加一个新的Robot类，如果传入参数R，则返回一个Robot对象，对代码进

行修改并注意女娲的变化。

(2)、工厂方法模式

海尔工厂(Haier)生产海尔空调(HaierAirCondition)，美的工厂(Midea)生产美的空调(MideaAirCondition) 。使用工厂方法模式描述该场景，绘制类图并编程实现。

(3)、抽象工程模式

电脑配件生产工厂生产内存、CPU等硬件设备，这些内存、CPU的品牌、型号并不一定相同，根据下面的“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相应的类图，绘制类图并编程实现。

(4)、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，如果第二次实例化该类则提示“程序已运行”。绘制类图并编程实现。

提示:不要求做界面，用类模拟界面就可以了。

(5)、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、音频视频文件MediaFile。绘制类图并编程实现。

(6)、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。现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）

(7)、装饰模式

某图书管理系统中，书籍类(Book)具有借书方法borrowBook()和还书方法returnBook() 。现需要动态给书籍对象添加冻结方法freeze()和遗失方法lose()。使用装饰模式设计该系统，绘制类图并编程实现。

(8)、外观模式

在电脑主机(Mainframe)中，只需要按下主机的开机按钮(on())，即可调用其他硬

件设备和软件的启动方法，如内存(Memory)的自检(check())，CPU的运行(run())，硬盘(HardDisk)的读取(read())，操作系统(OS)的载入(load())等，如果某一过程发生错误

则电脑启动失败。使用外观模式模拟该过程，绘制类图并编程实现。

(9)、命令模式

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。

(10)、迭代器模式

某商品管理系统的商品名称存储在一个字符串数组中，现需要自定义一个双向迭代器(MyIterator)实现对该商品名称数组的双向（前向和后向）遍历。绘制类图并

编程实现（设计方案必须符合DIP）。

(11)、观察者模式

某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）给购买该股票的股民。现使用观察者模式设计该系统，绘制类图并编程实现。

(12)、策略模式

设计一个网上书店，该系统中所有的计算机类图书(ComputerBook)每本都有10%的折扣，所有的语言类图书(LanguageBook) 每本都有2元的折扣，小说类图书

(NovelBook)每100元有10元的折扣。现使用策略模式来设计该系统，绘制类图并编程实现。

三、实验要求

1. 正确无误绘制简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、适

配器模式、组合模式、装饰模式、外观模式、、命令模式、迭代器模式、观察者模式、策略模式的模式结构图；

2. 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、单例模式、适配器模式、组合模式、装饰模式、外观模式、、命令模式、迭代器模式、观察者模式、策略模式，代码运行正确无误。

四、实验步骤

第一次实验课完成：

使用Rose或者Visio绘制简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；

第二次实验课完成：

使用Rose或者Visio绘制单例模式、适配器模式、组合模式模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；

第三次实验课完成：

使用Rose或者Visio绘制装饰模式、外观模式、、命令模式模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；

第四次实验课完成：

使用Rose或者Visio绘制迭代器模式、观察者模式、策略模式模式结构图并用面向对象编程语言实现该模式；

五、实验报告要求

提供简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、适配器模式、组合模式、装饰模式、外观模式、、命令模式、迭代器模式、观察者模式、策略模式装饰模式结构图及实现代码；