软件设计模式与体系结构.doc

计算机科学与技术学院

《软件设计模式与体系结构》
课程作业（一）
（2023/2023学年 第二学期）

学生姓名： 雷 君
学生专业： 软件工程
学生班级： 142601
学生学号：
指导教师： 王 飞

目 录

实验一 1
工厂方法模式——汽车保险 1
抽象工厂方法模式——房屋信息 3
实验二 6
组合模式——空军指挥系统 6
适配器模式——客户信息验证 8
实验三 11
桥接模式——几何立体体积 11
访问者模式——计算机部件销售软件 14
实验四 17
策略模式——整数排序 17
状态模式——交通信号灯 19
实验五 21
MVC软件体系结构 21

实验一
工厂方法模式——汽车保险
【实验内容】
在例2.3的汽车保险管理应用程序实例上添加一个名为LuxuryCarInsurance的类，并且，该类要与其他的类同样能执行相应的功能。
【添加代码】
1、 添加LuxuryCarInsurance类：
public class LuxuryCarInsurance implements AutoInsurance
{
private String description;
public String getInsuranceDescription()
{
description = " LuxuryCarInsurance: \n\nLuxuryCarInsurance coverage pays
for medical bills" +
" lost wages, rehabilitation, treatment and/or" +
" funeral costs for anyone injured or killed " +
" by your car. Such coverage will also pay for" +
" pain and suffering damages when a third " +
" party successfully sues. ";
return description;
}
}
2、 添加LuxuryCarPolicyProducer类：
public class LuxuryCarPolicyProducer implements PolicyProducer
{
public AutoInsurance getPolicyObj() //Fruit factory()
{
return new LuxuryCarInsurance();
}
}

3、 添加GUI：
（1）public static final String LUXURYCAR = "LuxuryCar Insurance";

（2）cmbInsuranceType.addItem(LUXURYCAR);

（3）if (type.equals(LUXURYCAR)) {
pp=new LuxuryCarPolicyProducer();
}

【实验结果】

【实验小结】
使用工厂方法访问并且初始化合适的类的对象，简化了应用程序，应用程序自身不再具有大量的条件语句鉴定何时选取哪个类。另一方面，工厂方法实现了一些特殊的某个类的机制，特别是层次结构不同的类需要不同的初始化方法的时候。

抽象工厂方法模式——房屋信息
【实验内容】
在例2.4中设计并且实现了豪华（Super）和中档（Medum）别墅（House）和公寓（Condo）的查询。规定在该设计的基础上，增长一个新的类SemiDetacher（半独立式楼宇），并且编写代码实现相应的查询功能。
【添加代码】
1、添加SemiDetacher类：
public interface SemiDetacher
{
public String getSemiDetacherInfo();
public String getSemiDetacherFeatures();
}

2、 添加SuperSemiDetacher类：
public class SuperSemiDetacher implements SemiDetacher
{
private String name;
public SuperSemiDetacher(String cName)
{
name = cName;
}
public String getSemiDetacherInfo()
{
return "superSemiDetacher.html";
}
public String getSemiDetacherFeatures()
{
return "Super SemiDetacher ";
}
}

3、添加MediumSemiDetacher类：
public class MediumSemiDetacher implements SemiDetacher
{
private String name;
public MediumSemiDetacher(String cName)
{
name = cName;
}
public String getSemiDetacherInfo()
{
return "MediumSemiDetacher.html";
}
public String getSemiDetacherFeatures()

{
return "Medium SemiDetacher ";
}
}

4、 添加BuildingFactory：
public abstract SemiDetacher getSemiDetacher();

5、添加MediumBuildingFactory：
public SemiDetacher getSemiDetacher()
{
return new MediumSemiDetacher("Medium SemiDetacher");
}

6、 添加SuperBuildingFactory：
public SemiDetacher getSemiDetacher()
{
return new SuperSemiDetacher("Super SemiDetacher");
}

7、添加GUI：
（1）public static final String SEMIDETACHER = "SemiDetacher";

（2）cmbHouseType.addItem(SEMIDETACHER);

（3）if (type.equals(AbstractFactoryGUI.SEMIDETACHER)) {
SemiDetacher cd = bf.getSemiDetacher();
String fileNm = cd.getSemiDetacherInfo();
putHouseInfoToScreen(fileNm);
}

【实验结果】

【实验小结】
当客户对象要从一个相关的产品组中创建一个对象，而没有必要知道到底要创建哪个对象时，可以使用抽象工厂模式。假如不使用抽象工厂模式，创建对象的条件语句将会出现在客户程序的许多地方，程序的克维护性差。抽象工厂模式帮助程序员避免了以上所述的反复的、复杂的条件语句，提供必要的创建对象的接口。

实验二
组合模式——空军指挥系统
【实验内容】
在例3.3的设计中，添加一个空军大队（Wing）类，该类与Squadron、Group类是平行的，因此应当继承了AirUnit类。该类的写法与Squadron或者Group类是类似的，所不同的是一个Wing有216中类型的飞机。
【添加代码】
1、 添加Wing类：
public class Wing extends AirUnit{
public static final String FEATURES = "A Wing with 216 aircrafts";
Airforce[] fighters = new Airforce[162];
Airforce[] bombers = new Airforce[18];
Airforce[] transporters= new Airforce[18];
Airforce[] eAircrafts = new Airforce[18];
public Wing(){
for(int k=0;k<162;k++){
// need 162 fighters
}
for(int k=0;k<18;k++){
// need 18 bombers
}
for(int k=0;k<18;k++){
// need 18 transporters
}
for(int k=0;k<18;k++){
// need 18 eAirplanes
}
}
public String getDescription(){
return FEATURES;
}
public String fight(){
return super.fight();
}
}

2、 添加GUI：
（1）private String[] AirForceUnit = {"SQUADRON", "GROUP", "WING"};

（2）add(1, 6, airCheckBox[13]);

（3）else if ((m==13) && (ckBoxStates[13] == SELECTED)){
unit = new Wing();
airUnits.attach(unit);
unitInfo = unit.getDescription();
}

【实验结果】

【实验小结】
我们这样来简朴的理解组合模式，组合模式就是把一些现有的对象或者元素，通过组合后组成新的对象，新的对象提供内部方法，可以让我们很方便的完毕这些元素或者内部对象的访问和操作。我们也可以把组合对象理解成一个容器，容器提供各种访问其内部对象或者元素的API，我们只需要使用这些方法就可以操作它了。
适配器模式——客户信息验证
【实验内容】
关于例3.7的用于验证客户信息的离架产品类CusInfo Validation的功能扩展问题。规定使用适配器模式。
【添加代码】
1、 添加InformationAdapter：
public boolean isValidEmailAddr(String EmailAddr){
boolean isValid=true;
int a=0;
int b=0;
String ns = EmailAddr.trim();
String nStr = ns.replaceAll("\\s{1,}", "");
int len = nStr.length();
if ( (((nStr.charAt(0) >='A')&&(nStr.charAt(0) >='Z'))||
((nStr.charAt(0) >='a')&&(nStr.charAt(0) >='z'))) && (len>=5) ) {
for(int m=0; m
if( (Character.isLetter(nStr.charAt(m))==true)&&
( Character.isDigit(nStr.charAt(m))==true) ){
isValid=false;
}
if(nStr.charAt(m)=='@'){
a++;
}
if(nStr.charAt(m)>='0'&&nStr.charAt(m)<='9'){
b++;
}
if((m==0)&&(Character.isLetter(nStr.charAt(m))==false)){
isValid=false;
}
}
if(a!=1){
isValid=false;
}
if(b==0){
isValid=false;
}
return isValid;
}
else{
return false;
}
}

2、 添加CusInfoValidator：
public abstract boolean isValidEmailAddr(String EmailAddr);

3、添加GUI：
（1）private JTextField txtCustomerName, txtAddress,txtZip,txtCellPhone,txtSSN,
txtEmailAddr;

（2）private JLabel lblCustomerName, lblAddress,lblZip, lblCellphone, lblSSN,
lblEmailAddr;

（3）txtEmailAddr=new JTextField(20);

（4）lblEmailAddr= new JLabel("EmailAddr :");

（5）UIPanel.add(lblEmailAddr);
UIPanel.add(txtEmailAddr);

（6）gridbag.setConstraints(lblEmailAddr, gbc);
gbc.gridx = 1;
gbc.gridy = 5;
gridbag.setConstraintstxtEmailAddr, gbc);
gbc.gridx = 0;
gbc.gridy = 6;

（7）public String getEmailAddr(){
return txtEmailAddr.getText();
}

（8）String emailaddr = getEmailAddr();

（9）if(cusInfo.isValidEmailAddr(emailaddr)==false){
dataTextArea.append("\nWrong format of EmailAddr.");
}
else{
dataTextArea.append("\nCorrect format of EmailAddr.");
}

【实验结果】

【实验小结】
通过适配器，客户端可以调用同一接口，因而对客户端来说是透明的。这样做更简朴、更直接、更紧凑；复用了现存的类，解决了现存类和复用环境规定不一致的问题；将目的类和适配者类解耦，通过引入一个适配器类重用现有的适配者类，而无需修改原有代码； 一个对象适配器可以把多个不同的适配者类适配到同一个目的，也就是说，同一个适配器可以把适配者类和它的子类都适配到目的接口。对于对象适配器来说，更换适配器的实现过程比较复杂。

实验三
桥接模式——几何立体体积
【实验内容】
在例3.14中的设计实验层次类部分中，添加Ellipsoid（椭球）类，并且实现针对椭球体积的计算。
【添加代码】
1、添加椭球类：
public class Ellipsoid implements GeoForm{
private double aRadius;
private double bRadius;
private double cRadius;
public Ellipsoid (double aRadius, double bRadius, double cRadius){
this.aRadius = aRadius;
this.bRadius = bRadius;
this.cRadius = cRadius;
}
public double computeVolume(){
double volume = 1.3333333*3.1415926* aRadius* bRadius* cRadius;
return volume;
}
}

2、添加GUI：
（1）private JTextField txtEllipsoidRadius_a;
private JTextField txtEllipsoidRadius_b;
private JTextField txtEllipsoidRadius_c;

（2）public static final String ELLIPSOID = "Ellipsoid";

（3）cmbGeoForm.addItem(ELLIPSOID);

（4）else if(selection.equals(ELLIPSOID) ){
String a_radius = txtEllipsoidRadius_a.getText();
String b_radius = txtEllipsoidRadius_b.getText();
String c_radius = txtEllipsoidRadius_c.getText();
double a = Double.valueOf(a_radius);
double b =Double.valueOf(b_radius);
double c = Double.valueOf(c_radius);

form = new Ellipsoid(a, b, c);
}

（5）else if(selection.equals(ELLIPSOID) )
displayNewGUI( getTypePanel(ELLIPSOID));

（6）else if(type.equals(ELLIPSOID)){
JLabel lblRadius_a = new JLabel("Input Radius a");
JLabel lblRadius_b = new JLabel("Input Radius b");
JLabel lblRadius_c = new JLabel("Input Radius c");

txtEllipsoidRadius_a = new JTextField(8);
txtEllipsoidRadius_b = new JTextField(8);
txtEllipsoidRadius_c = new JTextField(8);

GridBagLayout gridbag = new GridBagLayout();
typePanel.setLayout(gridbag);
GridBagConstraints gbc = new GridBagConstraints();

typePanel.add(lblRadius_a);
typePanel.add(lblRadius_b);
typePanel.add(lblRadius_c);

typePanel.add(txtEllipsoidRadius_a);
typePanel.add(txtEllipsoidRadius_b);
typePanel.add(txtEllipsoidRadius_c);
typePanel.add(lblMeasure);
typePanel.add(cmbMeasure);

gbc.insets.top = 5;
gbc.insets.bottom = 5;
gbc.insets.left = 1;
gbc.insets.right = 8;

gbc.anchor = GridBagConstraints.WEST;
gbc.gridx = 0;
gbc.gridy = 0;
gridbag.setConstraints(lblRadius_a, gbc);
gbc.gridx = 1;
gbc.gridy = 0;
gridbag.setConstraints(txtEllipsoidRadius_a, gbc);
gbc.gridx = 0;
gbc.gridy = 1;
gridbag.setConstraints(lblRadius_b, gbc);
gbc.gridx = 1;
gbc.gridy = 1;
gridbag.setConstraints(txtEllipsoidRadius_b, gbc);
gbc.gridx = 0;
gbc.gridy = 2;
gridbag.setConstraints(lblRadius_c, gbc);
gbc.gridx = 1;
gbc.gridy = 2;
gridbag.setConstraints(txtEllipsoidRadius_c, gbc);
gbc.gridx = 0;
gbc.gridy = 3;
gridbag.setConstraints(lblMeasure, gbc);
gbc.gridx = 1;
gbc.gridy = 3;
gridbag.setConstraints(cmbMeasure, gbc);
}

【实验结果】

【实验小结】
通过这次实验我们大约理解了桥接模式，通过关联“抽象层次类”与“具体层次类”这一桥梁，将表达两个维度的层类（数据结构）粘贴在一起，形成更大的数据结构，而这种变化又不会对现有的类产生影响，这种思绪的终极想法是将软件设计的抽象部分与实现部分分离，使它们都可以独立的变化。
访问者模式——计算机部件销售软件
【实验内容】
在例4.5的设计中添加一个类SoundBox。该类实现接口ComputerParts，并且其他的计算机部件的类的结构类似。
【添加代码】
1、添加SoundBox类：
public class SoundBox implements ComputerParts{
public static final String NAME = "SoundBox";
private final double PRICE = 127.00;
public static final String FEATURES = "SoundBox. X3K";
public String getName(){
return NAME;
}
public double getPrice(){
return PRICE;
}
public String getDescription(){
return FEATURES;
}
public void accept(Visitor v){
System.out.println("SoundBox has been visited.");
v.visitSoundBox (this);
}
}

2、 添加GUI:
（1）String[] compParts={ "Case","Motherboard","Microprocessor","Memory",
"DriveController","VideoCard","Fan","PowerSupply",
"HardDiskDrive","CDDrive","DVDDevice","Monitor",
"Keyboard","Mouse","SoundBox","Assembly","WholePC"};

（2）for(int k=11; k<17; k++)
add(0, k, cParts[k]);

（3）else if (source == cParts[14])
states[14] = state;
else if (source == cParts[15]){
if(state == SELECTED){
cParts[1].setSelected(true);
cParts[8].setSelected(true);
}
else if (state == DESELECTED){
cParts[1].setSelected(false);
cParts[8].setSelected(false);
}
states[15]=state;
}
else if (source == cParts[16]){
if(state == SELECTED){
cParts[0].setSelected(true);
for(int k=11; k<15; k++)
cParts[k].setSelected(true);
}
else if (state == DESELECTED){
cParts[0].setSelected(false);
for(int k=11; k<15; k++)

cParts[k].setSelected(false);
}
states[16]=state;
}

（4）else if ((m==14) && (states[14] == SELECTED)) {
part = new SoundBox();
msg.add("SoundBox");
}
3、添加Visitor：
public abstract void visitSoundBox (SoundBox e);

4、 添加PriceVisitor：
public void visitSoundBox (SoundBox e){
price = e.getPrice();
partsPrices.add(new Double(price));
total += price;
}

5、添加PartsInfoVisitor：
public void visitSoundBox (SoundBox e){
partInfo = e.getDescription();
allOders = allOders + "\n " + partInfo;
}

【实验结果】

【实验小结】
通过本次实验让我们更加深刻的理解了访问者模式，它在解决数据结构较稳定，但是作用于其上的操作需要经常变化的问题时时非常有效的，因此可以在不改变该结构体中的类的基础上定义一个新的操作，这个实验就是如此，我们只需要添加新的类，然后调用accept(pv)方法就可以。

实验四
策略模式——整数排序
【实验内容】
在例4.13的设计中的排序策略部分，添加一个类BidirectionaBubbleSort，进行“双向冒泡法排序”，以便扩展该排序系统的功能。为了实现扩展功能，需要相应地修改Context类与客户图形界面类StrategyGUI。
【添加代码】
1、 添加BidirBubbleSort类：
public class BidirBubbleSort implements SortAlgorithm
{
public int[] sort(int[] nums,Context ct)
{
ct.startExecution();
int j;
int limit = nums.length;
int st = -1;
while(st < limit)
{
boolean flipped = false;
st++;
limit--;
for(j = st; j < limit; j++)
{
if(nums[j] > nums[j + 1])
{
int T = nums[j];
nums[j] = nums[j + 1];
nums[j + 1] = T;
flipped = true;
}
}
if(!flipped)
{
ct.endExecution();
return nums;
}
for(j = limit; --j >= st;)
{
if(nums[j] > nums[j + 1])
{
int T = nums[j];
nums[j] = nums[j + 1];
nums[j + 1] = T;