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(完整word)设计模式-软件体系结构-实验5-中南大学-软件学院

《软件体系结构》

实验报告

项目名称 结构型和行为型设计模式
专业班级
学 号
姓 名

实验成绩：

批阅教师：

年 月 日

29

实验5 结构型和行为型设计模式实验

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和行为型设计模式，包括代理模式、职责链模式和命令模式,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。 在某应用软件中需要记录业务方法的调用日志，在不修改现有业务类的基础上为每一个类提供一个日志记录代理类,在代理类中输出日志，例如在业务方法method（）调用之前输出“方法method(）被调用，调用时间为2014-11-5 10：10:10"，调用之后如果没有抛异常则输出“方法method（)调用成功”，否则输出“方法method（）调用失败”。在代理类中调用真实业务类的业务方法，使用代理模式设计该日志记录模块的结构,绘制类图并编程模拟实现。

2。 某软件公司承接了某信息咨询公司的收费商务信息查询系统的开发任务，该系统的基本需求如下：
(1） 在进行商务信息查询之前用户需要通过身份验证，只有合法用户才能够使用该查询系统；
(2） 在进行商务信息查询时系统需要记录查询日志，以便根据查询次数收取查询费用.
该软件公司开发人员已完成了商务信息查询模块的开发任务，现希望能够以一种松耦合的方式向原有系统增加身份验证和日志记录功能,客户端代码可以无区别地对待原始的商务信息查询模块和增加新功能之后的商务信息查询模块，而且可能在将来还要在该信息查询模块中增加一些新的功能。
试使用代理模式设计并编程模拟实现该收费商务信息查询系统.【提示：使用保护代理和智能引用代理】

3. 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实现该系统。

4。 某公司欲开发一个软件系统的在线文档帮助系统，用户可以在任何一个查询上下文中输入查询关键字，如果当前查询环境下没有相关内容，则系统会将查询按照一定的顺序转发给其他查询环境。基于上述需求，试采用职责链模式对该系统进行设计。

5. 房间中的开关就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。

6。 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。

三、实验要求
1。 结合实例,正确无误地绘制代理模式、职责链模式和命令模式的模式结构图；
2。 使用任意一种面向对象编程语言实现代理模式、职责链模式和命令模式实例，代码运行正确无误.

四、实验步骤
1. 结合实例，使用PowerDesigner绘制代理模式实例结构图并用面向对象编程语言实现该模式实例；
2. 结合实例，使用PowerDesigner绘制代理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绘制职责链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绘制职责链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绘制命令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绘制命令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. 类图:

实现代码:

import util.XMLUtil;

public class Client ｛
public static void main（String[] args） {
Subject subject = （Subject） XMLUtil.getBean(）;
subject.method(）;
｝
｝

public interface Subject ｛
void method（）；

}

public class Proxy implements Subject {
private RealSubject realSubject = new RealSubject();
private Logger logger = new Logger()；

＠Override
public void method（) ｛

try ｛
realSubject。method();
}catch(Exception e)｛
logger。log（”方法method（)调用失败!”)；
logger。log（e.getMessage（）)；
｝

logger。log（”方法method（)调用成功！");

｝

}

public class RealSubject implements Subject {

@Override
public void method() ｛
System.out。println（”this method done!");
｝

}

import java。util.Calendar；

public class Logger ｛
public void log（String content） ｛
Calendar c = Calendar。getInstance（）;
System。out。println(c.getTime()）;
System.out。println（content）；
｝

}

package util；

import java。io。File；
import java。io.IOException;

import javax。xml.parsers。DocumentBuilder；
import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory；
import javax.xml。parsers.ParserConfigurationException;

import org.w3c.dom.Document；
import org.w3c.dom。Node；
import org。w3c.dom。NodeList；
import org。xml.sax。SAXException;

public class XMLUtil ｛

public static Object getBean (） {

try {
//创建DOM文档对象
DocumentBuilderFactory docFactory = DocumentBuilderFactory。newInstance(）；
DocumentBuilder docBuilder = docFactory.newDocumentBuilder(）；
Document document = docBuilder.parse（new File（”config。xml”））;

//获取包含类名的 文本节点
NodeList nl = document.getElementsByTagName("className”）；
Node classNode = nl。item（0）。getFirstChild()；
String className = classNode.getNodeValue（）；

//通过类名生成实例对象并将其返回
＠SuppressWarnings(”rawtypes”)
Class clazz = Class。forName（className）;
Object obj = clazz.newInstance(）;

return obj;

｝ catch （ParserConfigurationException e） {
e。printStackTrace（)；
} catch （SAXException e) ｛
e.printStackTrace（);
} catch (IOException e） ｛
e。printStackTrace（）;
} catch （ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace()；
｝ catch （InstantiationException e） {
e。printStackTrace（)；
｝ catch (IllegalAccessException e） {
e。printStackTrace（)；
｝

return null;
}

｝

<?xml version="1。0" encoding=”UTF—8"?〉
<xml—body〉
〈className>Proxy〈/className>
〈/xml-body〉

2。 类图：

实现代码:
import util。XMLUtil;

public class Client {
public static void main(String［］ args) ｛
AbstractSystem system = （AbstractSystem） XMLUtil。getBean(）;
system.inquiry（"gzf"， ”代理模式的特点是什么?”)；

System。out。println（"——-—-—--—-——--—---—-—--——"）;

system。inquiry("我是谁"， "我要交多少罚款？”);
｝
｝

public interface AbstractSystem ｛
public void inquiry(String userId, String keyword）;

｝

public class ProxySystem implements AbstractSystem {
private Validator validator = new Validator(）；
private Logger logger = new Logger()；
private RealSystem realSystem = new RealSystem(）；

@Override
public void inquiry（String userId， String keyword){
boolean validateResult = validator。validate（userId);
if （validateResult) ｛
logger。log(userId）;
realSystem.inquiry(userId， keyword)；

}else ｛
System.out。println（userId + " 没有权限查询。”);
}
}

}

public class RealSystem implements AbstractSystem ｛
@Override
public void inquiry（String userId， String keyword）{
System.out.println(userId + " 查询了 ” + keyword）；
｝

｝

public class Validator {
public boolean validate（String userId） ｛
if (userId。equals(”gzf”)）｛
return true；
}else ｛
return false；
｝

｝

｝

import java.util。Calendar;

public class Logger {
public void log(String userId) {
Calendar c = Calendar.getInstance（）;
System。out。println（c。getTime（））;
System.out。println（userId + ” 查询了一次，查询次数加1。");
｝

｝

package util；

import java。io。File；
import java。io.IOException；

import javax.xml.parsers.DocumentBuilder；
import javax.xml。parsers。DocumentBuilderFactory；
import javax。xml.parsers。ParserConfigurationException；

import org。w3c.dom。Document；
import org.w3c.dom。Node；
import org。w3c。dom。NodeList;
import org。xml.sax。SAXException；

public class XMLUtil {

public static Object getBean (） ｛

try ｛
//创建DOM文档对象
DocumentBuilderFactory docFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance()；
DocumentBuilder docBuilder = docFactory。newDocumentBuilder(）；
Document document = docBuilder.parse(new File("config.xml"));

//获取包含类名的 文本节点
NodeList nl = document。getElementsByTagName("className"）;
Node classNode = nl.item(0）。getFirstChild（）;
String className = classNode。getNodeValue（）;

//通过类名生成实例对象并将其返回
@SuppressWarnings（"rawtypes”)
Class clazz = Class.forName(className）；
Object obj = clazz。newInstance()；

return obj;

} catch (ParserConfigurationException e） ｛
e。printStackTrace(）;
｝ catch (SAXException e) ｛
e。printStackTrace();
} catch (IOException e） ｛
e.printStackTrace（)；
} catch （ClassNotFoundException e） ｛
e。printStackTrace（)；
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace()；
｝ catch (IllegalAccessException e） ｛
e。printStackTrace();
｝

return null;
}

}

<?xml version=”1。0" encoding=”UTF-8"？〉
〈xml—body〉
〈className〉ProxySystem〈/className>
〈/xml-body〉

3. 类图：

实现代码：

public class Client {
public static void main(String[] args) {

Leader director = new Director(”沙僧”);
Leader viceChairman = new ViceChairman(”猪八戒”）；
Leader chairman = new Chairman（"孙悟空”)；
Leader boardOfTrustees = new BoardDfTrustees(”唐僧四人帮")；

director.setSuccessor（viceChairman);
viceChairman。setSuccessor（chairman）;
chairman.setSuccessor(boardOfTrustees);

PurchaseRequest purchaseRequest = new PurchaseRequest()；

System.out.println(”--——--——-——-——---————”）；
System。out.println(”订单1”);
purchaseRequest.setPrice（40000）；
director。handleRequest（purchaseRequest）;
System.out.println（”-——-———-——-——-———--——”)；

System。out。println（”订单2”）；
purchaseRequest。setPrice（90000);
director.handleRequest（purchaseRequest);
System.out。println（"--——--——------—--——-—"）;
System.out。println（"订单3");
purchaseRequest。setPrice（150000);
director.handleRequest（purchaseRequest);
System.out。println("----——-—--———-—————-—”）;
System。out。println(”订单4"）；
purchaseRequest.setPrice(1000000)；
director。handleRequest(purchaseRequest）;
System。out。println(”—-——-—-—--—-———-———-—");

｝

}

public class PurchaseRequest {
private double price;

public double getPrice() {
return price；
}

public void setPrice（double newPrice) ｛
price = newPrice;
}

}

public abstract class Leader ｛
protected String name；
protected Leader successor；

public Leader（String name) ｛
this.name = name;
}

public void setSuccessor（Leader leader) ｛
successor = leader;
}

public abstract void handleRequest(PurchaseRequest purchaseRequest）；

｝

public class Director extends Leader {
public Director(String name） {
super（name）;
}

public void handleRequest(PurchaseRequest purchaseRequest） {
if （purchaseRequest.getPrice（） < 50000） ｛
System。out。println("主任" + this.name + "审批了采购金额为:” + purchaseRequest.getPrice（） + "元的采购单。” )；
}else｛
this.successor.handleRequest(purchaseRequest);
}
}

｝

public class ViceChairman extends Leader ｛
public ViceChairman（String name） {
super（name);
｝

public void handleRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) ｛

if (purchaseRequest.getPrice() < 100000） {
System.out。println(”副董事长” + this。name + ”审批了采购金额为：" + purchaseRequest.getPrice(） + ”元的采购单." )；
}else{
this.successor.handleRequest(purchaseRequest);
｝
｝

｝

public class Chairman extends Leader ｛
public Chairman（String name) {
super（name);
}

public void handleRequest(PurchaseRequest purchaseRequest） {

if (purchaseRequest.getPrice(） < 500000) ｛
System。out.println（"董事长” + this.name + ”审批了采购金额为：”
+ purchaseRequest.getPrice（） + "元的采购单。")；
} else ｛
this。successor。handleRequest（purchaseRequest）;
｝
}

}

public class BoardDfTrustees extends Leader {
public BoardDfTrustees（String name） ｛
super（name)；
}

public void handleRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
if (purchaseRequest.getPrice（) >= 500000) ｛
System。out。println（”董事会" + this.name + "审批了采购金额为："
+ purchaseRequest.getPrice() + "元的采购单."）;
} else ｛
System.out.println("这么小的事都找我们,你们这些都是白痴么？”)；
｝
}

}

4. 类图:

实现代码：

public class Client {

public static void main(String［］ args) {
SearchSystem sina = new SinaOHD（”新浪”）；
SearchSystem tencent = new TencentOHD(”腾讯”）；
SearchSystem baidu = new BaiduOHD（”百度"）;

sina.setSuccessor（tencent)；
tencent.setSuccessor（baidu)；

SearchRequest searchRequest = new SearchRequest（）;
System.out。println（”———---—--------—-—-—")；
System.out。println(”查询《微博营销》”）；
searchRequest.setKeyword(”微博营销")；
sina.search（searchRequest)；

System。out。println("——--—-—----—---——--—”）;
System.out.println（"查询《即时聊天工具》”）;
searchRequest.setKeyword（"即时聊天工具”）；
sina。search(searchRequest)；

System。out.println(”--———--——-—-——-———-—");
System。out。println（"查询《职责链文档》"）；
searchRequest。setKeyword（”职责链文档”)；
sina.search(searchRequest);

System。out。println（”--——-—--———————-————”);
System.out.println（”查询《你们都找不到我的》"）；
searchRequest。setKeyword("你们都找不到我的")；
sina。search（searchRequest）;

System.out。println（"-——---——-———--—--—-—”）；
}

}

public class SearchRequest ｛
private String keyword;

public String getKeyword（） ｛
return keyword;
｝

public void setKeyword(String newKeyword） {
keyword = newKeyword;
｝

}

public abstract class SearchSystem ｛
protected String name；
protected SearchSystem successor；

public SearchSystem(String name） {
this。name = name;
｝

public void setSuccessor（SearchSystem successor) ｛
this。successor = successor；
}

public abstract void search（SearchRequest searchRequest）;

｝

public class SinaOHD extends SearchSystem ｛
public SinaOHD（String name） ｛
super（name)；
}

public void search（SearchRequest searchRequest） ｛
if （searchRequest.getKeyword（）.contains（”微博"）) {
System.out.println（"Sina 找到了有关 <” + searchRequest。getKeyword（）
+ ” 〉 的文件”);
｝ else {
this。successor.search(searchRequest);
}
｝

}

public class TencentOHD extends SearchSystem ｛
public TencentOHD（String name） ｛
super(name)；
｝

public void search(SearchRequest searchRequest) {
if （searchRequest.getKeyword（）。contains（”聊天")） {
System.out。println（"Tencent 找到了有关 〈” + searchRequest。getKeyword()
+ ” 〉 的文件");
} else ｛
this。successor。search(searchRequest)；
｝
｝

}

public class BaiduOHD extends SearchSystem ｛
public BaiduOHD（String name) {
super(name);
｝

public void search（SearchRequest searchRequest） ｛
if （searchRequest。getKeyword(）。contains（”文档")） ｛
System。out.println("Baidu 找到了有关 <” + searchRequest.getKeyword(）
+ " > 的文件”）;
} else ｛
System。out。println("怎么可能有我找不到的东西,why！why!why！"）；
}
｝

}

5. 类图：

实现代码：

public class Client ｛

public static void main(String［］ args） ｛

AbstractCommand lightOpen = new LightOpen（);
AbstractCommand lightClose = new LightClose();
AbstractCommand fanOpen = new FanOpen();
AbstractCommand fanClose = new FanClose()；

Controller controller = new Controller(lightOpen， lightClose, fanOpen, fanClose);

controller.openLight（)；
controller.openFan(）；
controller。closeLight（)；
controller.closeFan()；
｝

｝

public class Controller {
private LightOpen lightOpen;
private LightClose lightClose;
private FanOpen fanOpen;
private FanClose fanClose;

public Controller(AbstractCommand lightOpen, AbstractCommand lightClose, AbstractCommand fanOpen， AbstractCommand fanClose) ｛
this.lightOpen = （LightOpen） lightOpen；
this.lightClose = （LightClose) lightClose;
this。fanOpen = (FanOpen） fanOpen;
this.fanClose = （FanClose） fanClose;
｝

public void openLight() {
lightOpen。execute（)；
}

public void closeLight（） ｛