创建型模式应用实验

开课吧开课吧锤锤2021-06-24 10:56

    创建型模式(CreationalPattern)的主要特点是将对象的创建与使用分离,根据对象的创建与组合方式的不同,创建型模式可分为单例(Singleton)模式、原型(Prototype)模式、工厂方法(FactoryMethod)模式、抽象工厂(AbstractFactory)模式和建造者(Builder)模式5种。

Java

    本实验的主要目的如下。

    了解5种“创建型模式”的定义、特点和工作原理。

    理解5种“创建型模式”的结构、实现和应用场景。

    学会应用5种“创建型模式”进行软件开发。

    实验原理

    1.创建型模式的工作原理

    创建型模式隐藏了对象的创建细节,对象的创建由相关的工厂来完成,使用者不需要关注对象的创建细节,这样可以降低系统的耦合度。

    创建型模式共5种,它们分别是单例模式、原型模式、工厂方法模式、抽象工厂模式和建造者模式,其工作原理在各自的教程中也都有详细的介绍,每种模式的实验大概要花2个学时,大家可以根据实验计划来选做若干个实验,下面以工厂方法模式为例,介绍其实验过程。

    2.工厂方法模式的工作原理

    工厂方法模式(FactoryMethodPattern),也叫虚拟构造器(VirtualConstructor)模式或者多态工厂(PolymorphicFactory)模式。

    在工厂方法模式中,工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口,而工厂子类则负责生成具体的产品对象,这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成。其结构图如图1所示。Java

    工厂方法模式包含如下角色。

    抽象工厂(AbstractFactory):提供了创建产品的接口,调用者通过它访问具体工厂的工厂方法newProduct()来创建产品。

    具体工厂(ConcreteFactory):主要是实现抽象工厂中的抽象方法,完成具体产品的创建。

    抽象产品(Product):定义了产品的规范,描述了产品的主要特性和功能。

    具体产品(ConcreteProduct):实现了抽象产品角色所定义的接口,由具体工厂来创建,它同具体工厂之间一一对应。

    工厂方法模式的特点是当系统扩展需要添加新的产品对象时,仅仅需要添加一个具体产品对象以及一个具体工厂对象,原有工厂对象不需要进行任何修改,也不需要修改客户端,很好地符合了“开闭原则”。

    实验内容

    (1)用工厂方法模式设计一个电动自行车工厂的模拟程序。

    要求:要为每种品牌的电动自行车提供一个子工厂,如爱玛工厂专门负责生产爱玛(Aima)牌电动自行车,雅迪工厂专门负责生产雅迪(Yadea)牌电动自行车。如果今后需要生产台铃(Tailg)牌电动自行车,只需要增加一个新的台铃电动自行车工厂即可,无须修改原有代码,使得整个系统具有更强的灵活性和可扩展性。

    (2)按照以上要求设计类图和编写Java源程序。

    实验要求

    所设计的实验程序要满足以下两点。

    体现“工厂方法模式”的工作原理。

    符合面向对象中的“开闭原则”。

    实验步骤

    (1)用UML设计“电动自行车工厂模拟程序”的结构图。“电动自行车工厂模拟程序”的结构图如图2所示。Java

    (2)根据结构图写出“电动自行车工厂模拟程序”的源代码。

    ①电动自行车工厂模拟程序的源代码如下。

package FactoryMethod;
import java.awt.*;
import javax.swing.*;
public class BicycleFactoryTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Bicycle a;
            BicycleFactory bf;
            bf = (BicycleFactory) ReadXML.getObject();
            a = bf.produce();
            a.show();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}
//抽象产品:自行车
interface Bicycle {
    public void show();
}
//具体产品:爱玛自行车
class AimaBicycle implements Bicycle {
    JScrollPane sp;
    JFrame jf = new JFrame("工厂方法模式测试");
    public AimaBicycle() {
        JPanel p1 = new JPanel();
        p1.setLayout(new GridLayout(1, 1));
        p1.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("爱玛自行车"));
        JLabel l1 = new JLabel(new ImageIcon("src/FactoryMethod/AIMABicycle.jpg"));
        p1.add(l1);
        sp = new JScrollPane(p1);
        Container contentPane = jf.getContentPane();
        contentPane.add(sp, BorderLayout.CENTER);
        jf.pack();
        jf.setVisible(false);
        jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);    //用户点击窗口关闭
    }
    public void show() {
        jf.setVisible(true);
    }
}
//具体产品:雅迪自行车
class YadeaBicycle implements Bicycle {
    JScrollPane sp;
    JFrame jf = new JFrame("工厂方法模式测试");
    public YadeaBicycle() {
        JPanel p1 = new JPanel();
        p1.setLayout(new GridLayout(1, 1));
        p1.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("雅迪自行车"));
        JLabel l1 = new JLabel(new ImageIcon("src/FactoryMethod/YadeaBicycle.jpg"));
        p1.add(l1);
        Container contentPane = jf.getContentPane();
        sp = new JScrollPane(p1);
        contentPane.add(sp, BorderLayout.CENTER);
        jf.pack();
        jf.setVisible(false);
        jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);    //用户点击窗口关闭
    }
    public void show() {
        jf.setVisible(true);
    }
}
//抽象工厂:自行车工厂
interface BicycleFactory {
    public Bicycle produce();
}
//具体工厂:爱玛工厂
class AimaFactory implements BicycleFactory {
    public Bicycle produce() {
        System.out.println("爱玛自行车生产了!");
        return new AimaBicycle();
    }
}
//具体工厂:雅迪工厂
class YadeaFactory implements BicycleFactory {
    public Bicycle produce() {
        System.out.println("雅迪自行车生产了!");
        return new YadeaBicycle();
    }
}

    ②对象生成器的源代码如下。

package FactoryMethod;
import org.w3c.dom.Document;
import org.w3c.dom.Node;
import org.w3c.dom.NodeList;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilder;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;
import java.io.File;
class ReadXML {
    public static Object getObject() {
        try {
            DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
            DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
            Document doc;
            doc = builder.parse(new File("src/FactoryMethod/config.xml"));
            NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
            Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();
            String cName = "FactoryMethod." + classNode.getNodeValue();
            System.out.println("新类名:" + cName);
            Class<?> c = Class.forName(cName);
            Object obj = c.newInstance();
            return obj;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

    ③XML配置文件的代码如下。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<config>
    <className>AimaFactory</className>
</config>

    (3)上机测试程序,查看运行结果。

    “电动自行车工厂模拟程序”的运行结果如图3所示。Java

    (4)按同样的步骤设计其他“创建型模式”的程序实例。

    (5)写出实验心得。

    以上就是开课吧广场小编为大家整理发布的“创建型模式应用实验”一文,更多Java教程相关内容尽在开课吧广场Java教程频道!

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