面向对象系统分析和设计综合实验报告

1、实验名称：实验 3设计模型实验 1学期：2017-2018学年 第二学期一、实验目的1 熟练使用面向对象设计原则对系统进行重构；2 熟练使用面向对象编程语言(JAVA或C+ )实现几种常见的创建型设计模式和行为型模式，包括简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式和模板方法，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、实验要求1. 选择合适的面向对象设计原则对系统进行重构，正确无误地绘制重构之后的类图；2. 结合实例，正确无误地绘制简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式和模板方 法的模式结构图；3. 实现简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式和模板方法，代码

2、运行正确无误。三、实验内容1 在某图形库 API中提供了多种矢量图模板，用户可以基于这些矢量图创建不同的显 示图形，图形库设计人员设计的初始类图如下所示：CircleTrian gle+ini t ():void+setColor ():void+fill ():void+setSize ():void+display ():void+in it ():void+setColor ():void+fill ():void+setSize ():void+display ():void+in it ():void+setColor ():void+fill ():void+setSize ():

3、void+display ():voidRecta ngle在该图形库中，每个图形类(如 Circle、Triangle等)的init()方法用于初始化所创建的 图形，setColor()方法用于给图形设置边框颜色，fill()方法用于给图形设置填充颜色，setSize() 方法用于设置图形的大小，display。方法用于显示图形。客户类(Client)在使用该图形库时发现存在如下问题： 由于在创建窗口时每次只需要使用图形库中的一种图形，因此在更换图形时需要修 改客户类源代码； 在图形库中增加并使用新的图形时需要修改客户类源代码； 客户类在每次使用图形对象之前需要先创建图形对象，有些图形的创建

4、过程较为复 杂，导致客户类代码冗长且难以维护。现需要根据面向对象设计原则对该系统进行重构，要求如下： 隔离图形的创建和使用，将图形的创建过程封装在专门的类中，客户类在使用图形 时无须直接创建图形对象，甚至不需要关心具体图形类类名； 客户类能够方便地更换图形或使用新增图形，无须针对具体图形类编程，符合开闭 原则。绘制重构之后的类图并说明在重构过程中所运用的面向对象设计原则。1）重构之后的类图 Rcr+Jiriglt init 血 Slringi*石誠函心SlMfig* String-* fl(： 5-tring2）重构过程中所使用的面向对象设计原则及简要说明：开闭原则：创建新图形只要新加入图形工

5、厂和对应图形类，不修改源代码。 依赖倒转原则：针对接口编程。单一职责原则：每个工厂只生产对应图形。2.某销售管理系统支持多种支付方式，如现金支付、行用卡支付和代金券支付等，我们可能会像下面这么写，考虑用简单工厂模式对其进行重构。puNk voidtype)i E(pe.e<|LiAlsJ gnoreCuecash")山见能支付处理代码u&c Ltypc.cqLUilsIgrLDrcCjmc"crCdiLCAfd1")H信用F支村处理代财else iftvpc L：Ljij；LM.-iii-L-( tLW("voucher4*)"代

6、逾券支讨处理代码bIib1）类图严+Aj="= -ww O Ipaymelhon0 payO： voidIII& 匚 redrtCa rd:O Cash Voucher© payQ：void召 pyQ： voidi payO： void7T1: 1 i11 1 41 l111!11!11；11亠O IpayFactory# createPaymethontpaymethon: Stnng: Ipaymethon2) 实现代码：public class Client public static void main(String args) IpayFactory iF

7、actory = new lpayFactory();Ipaymeth on paymeth on = iFactory .createPaymeth on( "cash"); if (paymethon != null) paymethon .pay(); else System.out .println( "error");public class IpayFactory public Ipaymeth on createPaymeth on( Stri ngpaymeth on )if (paymethon .equalsignoreCase( &

8、quot;cash") return new Cash();else if (paymethon .equalsignoreCase( "creditcard" ) return new CreditCard();if (paymethon .equalsignoreCase( "voucher" ) return new Voucher();else return null ;public in terface Ipaymeth on public void pay();public class Cash implements Ipaymet

9、hon public void pay()System.out .println( "Cash pay");public class CreditCard implements Ipaymethon public void pay()System.out .printin( "CreditCard pay");public class Voucher implements Ipaymethon public void pay()System.out .println( "Voucher pay");3) 实现结果：貝 Console

10、£3wterminat已d > Cliert (4曲a Application C：jCash pay3使用简单工厂模式设计一个可以创建不同几何形状(Shape)，如圆形(Circle)、矩形(Rectangle)和三角形(Triangle)等的绘图工具类，每个几何图形均具有绘制Draw()和擦除Erase()两个方法，要求在绘制不支持的几何图形时，抛出一个Un supportedShapeException异常，绘制类图并编程模拟实现。1)类图0- erase|lc void CknlO Shapevoid> drawn： void> erase0： voidw

11、Un su pp o rted Shd peExceplb o n 02)实现代码：public in terface Shape public void draw();public void erase();public class Circle implements Shape public void draw()System.out .println( "draw Circle");public void erase()System.out .println( "erase Circle");public class Rectangle imple

12、ments Shape public void draw()System. out .println( "draw Rectangle");public void erase()System. out .println( "erase Rectangle");public class Triangle implements Shape public void draw()System.out .println( "draw Triangle");public void erase()System.out .println( "

13、;erase Triangle");public class ShapeFactory public static Shape produceShape(String shape) throws UnsupportedShapeException if (shape .equals( "Circle") System.out .println( "Circle");return new Circle();else if (shape .equals("Triangle") System.out.println( "

14、Triangle");return new Triangle();else if (shape .equals( "Rectangle") System.out.println( "Rectangle");return new Rectangle();else throw new UnsupportedShapeException();public class UnsupportedShapeException extends Exceptionpublic UnsupportedShapeException ()System.out .pri

15、 ntln("绘制图形异常，请确认输入图形。");public class Client public static void main(String args) ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();try shapeFactory .produceShape("Circle" ).draw():shapeFactory .produceShape("Circle" ).erase(); catch (Un supportedShapeExcepti on e) e.pri n

16、tStackTrace();3) 实现结果：<t' Javadoc 虧>ecLaration Console £3毗普rrninntedA Client (£) Jbyb Application 01四泊息0_152占Circledraw i匚1eCircleerase Circle4. 现需要设计一个程序来读取多种不同类型的图片格式，针对每一种图片格式都设计一个图片读取器(ImageReader)，如GIF图片读取器(GifReader)用于读取 GIF格式的图片、JPG 图片读取器(JpgReader)用于读取 JPG格式的图片。图片读取器对象通过图

17、片读取器工厂 ImageReaderFactory 来创建，ImageReaderFactory是一个抽象类，用于定义创建图片读取 器的工厂方法，其子类GifReaderFactory和JpgReaderFactory用于创建具体的图片读取器对 象。试使用工厂方法模式设计该程序，绘制类图并编程模拟实现。需充分考虑系统的灵活性和可扩展性。1) 类图2) 实现代码：public class Client public static void main(String args) JpgReaderFactory jFactory = new JpgReaderFactory。; jFactory .

18、producelmageReader().readimage();GifReaderFactory gFactory = new GifReaderFactory(); gFactory .producelmageReader().readimage();public in terface PageReader public void readimage();public class GifReader implements ImageReader public void readimage()System.out .println( "Read gif image.");

19、public class JpgReader implements ImageReader public void readimage()System.out .println( "jpg reader");System.out .println( "Read jpg image.");public abstract class ImageReaderFactory public abstract ImageReader producelmageReader();public class GifReaderFactory extends ImageRea

20、derFactory public ImageReader producelmageReader()System.out .println( "gif reader");return new GifReader();public class JpgReaderFactory extends ImageReaderFactory public ImageReader produceImageReader()return new JpgReader();3)实现结果:蝕 Javadoc 应 DeclarationB Console 腐<terminated> Cli

21、ent (1) Java Application D:javajdkjpg reader Read jpg image.gif reader Read gi-f image 5. 有一个OEM制造商代理做 HP笔记本电脑(Laptop)，后来该制造商得到了更多的品牌笔记本电脑的订单 Acer, Lenovo , Dell，该OEM商发现，如果一次同时做很多个牌子的 本本，有些不利于管理。利用工厂模式改善设计，绘制类图并编程模拟实现。1）类图2)实现代码：public class Client public static void main(String args)IFactory lf = n

22、ew HpFactory();Laptop tp = If .createLaptop();tp .show();lf = new AcerFactory(); tp = lf.createLaptop(); tp .show();lf = new Leno voFactory();tp = lf.createLaptop();tp .show();lf = new DellFactory(); tp = lf.createLaptop(); tp .show();public in terface IFactory public Laptop createLaptop();public cl

23、ass AcerFactory implements IFactory public Laptop createLaptop() return new AcerLaptop();public class DellFactory implements IFactory public Laptop createLaptop() return new DellLaptop();public class HpFactory implements IFactory public Laptop createLaptop()return new HpLaptop();public class LenovoF

24、actory implements IFactory public Laptop createLaptop()return new LenovoLaptop();public abstract class Laptop public void show();public class AcerLaptop extends Laptop public void show()System.out .println( "AcerLaptop");public class DellLaptop extends Laptop public void show()System.out .

25、println( "DellLaptop");public class HpLaptop extends Laptop public void show()System.out .println(”HpLaptop");public class LenovoLaptop extends Laptop public void show()System.out .println( "LenovoLaptop"); 3) 实现结果：J-avadoc 冏 Decoration S Console 揺<terminated> Client J

26、ava ApplicationHpLaptopAcerLaptopLenovoLaptopDellLaptop6. 某软件公司欲开发一套界面皮肤库，可以对桌面软件进行界面美化。不同的皮肤将 提供视觉效果不同的按钮、文本框、组合框等界面元素，其结构如下图所示：开发人员绘制类该皮肤库需要具备良好的灵活性和可扩展性，用户可以自由选择不同的皮肤，可以在不修改既有代码的基础上增加新的皮肤。试使用抽象工厂模式设计该皮肤库, 图并编程模拟实现。1）类图2)实现代码：public class Client public static void main(String args) SpringSkinFacto

27、ry skinFactory = new SpringSkinFactory(); skinFactory .createButton().action();skinFactory .createTextbox().action();skinFactory .createCombobox().action();public in terface SkinF actory public AbstractButton createButton();public AbstractTextbox createTextbox();public AbstractCombobox createCombobo

28、x();public class SpringSkinFactory implements SkinFactory public AbstractButton createButton()System.out .pri ntl n(” 生成 gree n butt on"); return new GreenButton();public AbstractTextbox createTextbox()System.out .println(”生成 green textbox"); return new GreenTextbox();public AbstractCombob

29、ox createCombobox()System.out .println(”生成 green combobox");return new GreenCombobox();public class SummerSkinFactory implementsSkinFactory public AbstractButton createButton()System.out .println("生成 blue button"); return new BlueButton();public AbstractTextbox createTextbox() System.

30、out .println("生成 blue textbox"); return new BlueTextbox();public AbstractCombobox createCombobox() System.out .println(”生成 blue combobox"); return new BlueCombobox();public in terface AbstractButt on public void action。；public class GreenButton implements AbstractButton Overridepublic

31、 void action。System.out .pri ntln( "Gree n butt on");public class BlueButton implements AbstractButton Overridepublic void action。System.out .println( "Blue button");public in terface AbstractTextbox public void action。；public class GreenTextbox implements AbstractTextbox Overrid

32、epublic void action。System.out .println( "Green Textbox");public class BlueTextbox implements AbstractTextbox Overridepublic void action。System.out .println( "Blue Textbox");public in terface AbstractCombobox public void action。；public class GreenCombobox implements AbstractCombo

33、box public void action。System.out .println( "Green Combobox");public class BlueCombobox implements AbstractCombobox public void action。System.out .printin( "Blu Combobox");3）实现结果:闻i息 DeclarationS Console SS<terminated 匚lient (3 i JavaApplication) 口旳avajdk1 8.0 1 -green buttonG

34、reen buttongreen textboxGreen Textboxgreen combobox Green Combobox7. 麦当劳（McDo nalds ）和肯德基（KFC）快餐店都经营汉堡（Hamburg ）和可乐（Cola）, 用控制台应用程序实现这两个快餐店经营产品的抽象工厂模式，并绘制该模式的UML图。1）类图2) 实现代码：public class Client public static void main(String args) Hamburg h;Cola c;AbstractFactory af = new MDNFactory(); h = af.creat

35、eHamburg();c = af.createCola();h.getHumburg();c.getCola();af = new KDJFactory();h = af.createHamburg();c = af.createCola();h.getHumburg();c.getCola();public in terface AbstractFactory public Hamburg createHamburg();public Cola createCola();public class KDJFactory implements AbstractFactory Overridep

36、ublic Hamburg createHamburg() return new KDJHamburg();Overridepublic Cola createCola() return new KDJCola();public class MDNFactory implements AbstractFactory Overridepublic Hamburg createHamburg() return new MDNHamburg();Overridepublic Cola createCola() return new MDNCola();public in terface Cola p

37、ublic void getCola();public class KDJCola implements Cola Overridepublic void getCola() System.out .printin( "KDJCola");public class MDNCola implements Cola Overridepublic void getCola() System.out .println( "MDNCola");public in terface Hamburg public void getHumburg();public cla

38、ss KDJHamburg implements Hamburg Overridepublic void getHumburg() System.out .printin( "KDJHamburg"); public class MDNHamburg implements Hamburg Overridepublic void getHumburg() System.out .println( "MDNHamburg");3）实现结果:w Javadoc 打 Dclaratjon 貝匚onole 氏 | < terminated> Client Java Application D:je MDNHamburgMDNCola KDJHamburgKDJColai8. 某软件公司要为某银行的业务支撑系统开发一个利息计算模块，利息的计算流程如 下：(1) 系统根据账号和密码验证用户信息，如果用户信息错误，则系统显示出错提示。(2)