2023年软件设计模式实验报告

武彦利於勺争

WuhanUniversityofScience&Technology

计算机科学与技术学院

实验报告

课程名称：软件设计模式

专业：计算机科学与技术

班级：2023级1班

学号：___________

姓名:・

实验一单例模式的应用

1实验目的

1)掌握单例模式(Singleton)的特点

2)分析具体问题，使用单例模式进行设计。

2实验内容和规定

很多应用项目都有配置文献，这些配置文献里面定义一些应用需要的参数数

据。

通常客户端使用这个类是通过new一个AppConfig的实例来得到一个操

作配置文献内容的对象。假如在系统运营中,有很多地方都需要使用配置文献的

内容,系统中会同时存在多份配置文献的内容，这会严重浪费内存资源。

事实上，对于AppConfig类，在运营期间，只需要一个对象实例就够了。

那么应当怎么实现呢?用C#控制台应用程序实现该单例模式。绘制该模式的UM

L图。

UML图：

AppConfig

-ParameterA:string

+GetParameterA()

+SetParameterA()

源代码：

c1assProgram

staticvoidMain(stringE]args)

AppConfigappConfigOne=AppConfig.GetParameterA()；

AppConfigappConfigTwo=AppConfig.GetParameterA();

if(appConfigOne.Equa1s(appConfigTwo))

(

Console.WriteLine("appConfigOne和appConfigTwo代表的是同一-

个实例！”)；

}

eIse

{

Console.WriteLine("appConfigOne和appConfigTwo代表

的是不同的实例！")；

)

Console.ReadKey();

)

)

)

运营结果：

■file:〃/C:/Users/LvYong/Desktop/软件设...一口

appConfigOne和appConfigTwo代表的是同一个实例！人

实验小结:

通过这次实验，我了解了单例模式的具体概念和使用方法，并且感受到了他的优点带来的方

便，但是同时也知道了该设计模式的缺陷：由于单例模式中没有抽象层，因此单例类的扩展

有很大困难。

实验二工厂模式的应用

1实验目的

1)掌握工厂模式(Factory)的特点

2)分析具体问题，使用工厂模式进行设计。

2实验内容和规定

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,Del1，该OEM商发现，假如一次同

时做很多个牌子的本本，有些不利于管理。运用工厂模式改善设计，用C#控制台

应用程序实现该OEM制造商的工厂模式。绘制该模式的UML图。

UML图：

川；CreateLaptop，0小4⑺II是”、U入寮.「小工”

源代码:

classLaptop

pub1icvirtua1voidGetLaptop(){}

)

classHpLaptop:Laptop

(

publicoverridevoidGetLaptop()

{

Console.WriteLine("生产了一台Hp电脑“);

)

)

classAcerLaptop:Laptop

(

publicovertidevoldGetLaptop()

(

Console.WriteLine("生产了一台Acer电脑")；

)

)

classLenovoLaptop：Laptop

I

publicoverridevoidGetLaptop()

{

Console.WriteLine("生产了一台Lenovo电脑”)；

)

)

cIassDellLaptop：Laptop

publicoverridevoidGetLaptop()

(

Conso1e.WriteLine("生产了一台De11电脑“);

}

}

interfaceIFactory

LaptopCreateFactory();

)

classHpFactory：Il-'cictorv

pub1icLaptopCreateFactory()

returnnewHpLaptop();

}

classAccrFadory：IFactory

pub1icLaptopCreateFactory()

returnnewAcerLaptop()；

}

classLonovoFactory:1Factory

publieLaptopCreateFactory()

returnnewLenovoLaptop()；

)

}

classDel1Factory:IFactory

(

publicLaptopCreateFactory()

(

returnnewDellLaptop()；

}

}

classProgram

(

staticvoidMain(string[]args)

(

II'actorylaptopFactory=newLenovoEactory()；

IFactorylaptopFactoryl=newHpFactory();

IVactory1aptopFactory2=newAcerFactory()；

IFactory1aptopFactory3=newDe1IFactory()；

Laptop1aptop=laptopFactory.CreateFactory();

Laptoplaptop1=1aptopFactoryl.CreateFactory();

Laptop1aptop2=laptopFactory2.CreateFactory0;

Laptop1aptop3=laptopFactory3.CreateFactory()；

1aptop.GetLaptop();

1aptopl.GetLaptop();

1aptop2.GetLaptop();

1aptop3.GetLaptop()；

Conso1e.ReadKey();

运营结果:

■file:〃/C:/Users/LvYong/Desktop/软件…-

生产了一台Lenouo电脑

生产了一台Hp电脑一

生广了一台Ace嚏胸

生产;一台De11甫启

实验小结：

通过本次实验，我了解了工厂模式的合用范围和他的一些特点，工厂模式在一定限度上解决某

些代码违反了面向对象设计的开放封闭原则。同时还了解了它的一些优点和弊端，比如:使

用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无需修改抽象工厂和抽象产品提供

的接口，无需修改客户端，也无需修改其它的具体工厂和具体产品，而只要添加一个新的具

体工厂和具体产品即可。

实验三抽象工厂模式的应用

1实验目的

1)掌握抽象工厂模式(AbstractFactory)的特点

2)分析具体问题，使用抽象工厂模式进行设计。

2实验内容和规定

麦当劳(MeDonaids)和肯德基(KFC)快餐店都经营汉堡(Hamburg)和

可乐(Cola),用C#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。绘制该模式的UML图。

UML图:

由于在同一个UML项目中不能同名,所以改为Factoryl,代码中依然是

Factory

源代码:

interfaceIllamburg

voidHamburgName();

}

classMcDonaldsHamburg:IHamburg

{

publicvoidHamburgName()

(

Console.WriteLine("这是McDonaIdsHamburg");

}

)

classKFCHamburg：IHamburg

(

publicvoidHamburgName()

(

Conso1e.WriteLine(〃这是KFCHamburg〃)；

)

)

interfaceICola

(

voidColaName();

)

classMcDonaldsCola:ICola

(

publicvoidColaName()

Conso1e.WriteLine(〃这是McDonaldsCola");

}

)

classKFCCola:1Co1a

publicvoidCo1aName()

(

Console.WriteLine("这是KFCCola");

)

)

interfaceIFactory

(

IHamburgCreateHamburg();

IColaCreateColaO;

)

classMeDonaIdsFactory:IFactory

publieIHamburgCreateHamburg()

(

returnnewMcDonaldsHamburg()；

)

publicIColaCreateCola()

(

returnnewMcDonaldsCola()；

)

classKi;CFaclory:IFactory

publieIHamburgCreateHamburg()

returnnewKFCHamburg();

)

publicIColaCreateCola()

(

returnnewKFCCola();

}

classProgram

staticvoidMain(string[]args)

(

IFactoryfactory=newKFCFactory0；

IFactoryfactoryl=newMcDonaldsFactory();

THamburghamburgl=factory1.CreateIIamburg()；

IColaco1a1=factory1.CreateColaO;

THamburghamburg=factory.CreateHamburg();

ICo1aco1a=factory.CreateColaO;

hamburg.11amburgName();

cola.ColaName();

hamburg1.HamburgName();

co1al.Co1aName();

Console.ReadKey();

)

)

)

运营结果：

S3file:///C:/Users/LvYong/Desktop/^...-n

这悬KFCHamburg人

博国FCCola

这是MeDonaIdsHamburg

这7HMeDonaldsCola

■

实验小结：

通过本次实验，加深了对抽象工厂模式的理解。抽象工厂提供一个创建一系列相关或互相依

赖对象的接口，而不需指定他们具体的类。抽象工厂同样是存在缺陷的，难以支持新种类的产

品。由于以前对C++不太了解，本次实验加深了对C++的了解，强化了编程能力。理解解

了构造函数，虚函数，纯虚函数，成员函数实现，类之间的继承等含义。但对于函数的调用

问题经常犯错，这在以后的学习中应多加注意和练习。

实验四建造者模式的应用

1实验目的

1)掌握建造者模式(Builder)的特点

2)分析具体问题，使用建造者模式进行设计。

2实验内容和规定

建造者模式是一种创建型模式，它重要是应对项目中一些复杂对象的创建工

作。所谓“复杂对象”，是指此对象中还具有其它的子对象。我们现在定义一个

场景：汽车生产必须包含车轮(Wheel)、油箱(OilBox)和车身(Body),应用建造

者模式，用C#控制台应用程序实现该设计，构建BMW品牌和BenZ品牌汽车

生产。绘制该模式的UML图。

UM注:

抽象

指挥建造

*者

源代码：

pub1icabstractc1ass1Car

(

publicabstractvoidWheel0;

publicabstractvoidOilBox();

publicabstractvoidBody();

}

classBenz:ICar

(

publicoverridevoidWhee1()

(

Conso1e.Write("奔驰的轮子，”);

)

publicoverridevoidOilBox()

Console.Writ。（”奔驰的油箱,〃）;

}

pub1icoverridevoidBody()

Console.WriteLine("奔驰的车体！")；

)

c1assBMW:ICar

pub1icoverridevoidWhee1()

Console.Write(H宝马的轮子，");

pub!icoverridevoidOilBox()

Console.Write（"宝马的油箱，〃）；

pub1icoverridevoidBody()

Console.WriteLine("宝马的车体！”);

)

c1assDriver

pub1icvoidinclude(ICarcar)

car.Whee1()；

car.OilBox();

car.Body();

}

)

classProgram

(

staticvoidMain(string[]args)

(

ICarcar=newBenz();

ICarcarl=newBMW();

Driv6rzhangsan=newDriver();

zhangsan.inc1ude(car)；

Driverlisi=newDriver()；

lisi.inc1ude(carl);

Console.ReadKey();

}

运营结果:

■file:///C:/Users/LvYong/Desktop/软彳牛模...~

磐解嚏始糖IWi

实验小结：

建造者模式的设计目的是消除其他对象的复杂创建过程。使用建造者模式

不仅是最佳的做法，并且在某个对象的构建和配制方法改变时可以尽量减少反

复更改代码

实验五适配器模式的应用

1实验目的

1)掌握适配器模式(Adapter)的特点

2)分析具体问题，使用适配器模式进行设计。

2实验内容和规定

一个软件团队开发绘图系统，设计了圆对象(Circ1e)、矩形对象(Rectangl

e),线对象(Line)都支持Draw。函数，即可以通过Draw。函数绘制图形。为

了加快项目进度，将角度对象(Angle)绘制功能交给了合作团队实现。但合作

团队将角度对象绘制函数定为了DrawAngle()。绘图系统提供应用户后,用户不

满意，希望能统一的调用，不用记太多命令。应用适配器模式，用C#控制台应用

程序完善该设计。绘制该模式的UML图。

UML图:

源代码：

abstractclassIDrawing

(

pub1icabstractvoldDraw();

I

classCircle:IDrawing

(

publicoverridevoidDraw()

(

Console.WriteLine("这是Circle里面的Draw方法")；

)

)

classRectangle:{Drawing

publicoverridevoidDraw()

Conso1e.WriteLine("这是Rectang1e里面的Draw方法”)；

)

}

c1assLine:IDrawing

(

publicoverridevoidDraw()

(

Conso1e.WriteLine("这是Line里面的Draw方法”)；

)

}

classAngle

(

pub1icvoidDrawAngleO

(

Console.WriteLine("这是Angle里面的DrawAngle方法”)；

)

)

classAdapterAng1e:IDrawing

(

privateAngleag=newAngle();

publicoverridevoidDraw()

(

ag.DrawAng1e();

)

}

classProgram

staticvoidMain(string[]args)

1I)ra\\ingcc=newCircIc()；

cc.Draw();

1ngrr=newRecttingle();

rr.Draw();

IDrawing11=newLine();

11.Draw()；

IDrawingaa=newAdapterAngle();

aa.Draw();

Conso1e.ReadKey();

)

运营结果:

13file:〃/C:/Users/LvYong/Desktop/软件设tt模...一口

Circle里面的Dravi方虫、*

Rectangle里面的Dkai,方法

,Line里面的Dpaw方法

8这是Angle里面的D»a”Angle方法

实验小结：

适配器模式可以让任何两个没有关联的类一起运营，提高了类的复用，增长了类的透明

度，灵活性好，但是过多的使用适配器,会让系统非常零乱，不易整体进行把握。比如，

明明看到调用的是A接口,其实内部被适配成了B接口的实现，一个系统假如太多余现这种

情况，无异于一场劫难。因此假如不是很有必要，可以不使用适配器，而是直接对系统进行

重构。由于JAVA至多继承一个类,所以至多只能适配一个适配者类，并且目的类必须是

抽象类。

实验六桥接模式的应用

1实验目的

1)掌握桥接模式(Bridge)的特点

2)分析具体问题，使用桥接模式进行设计。

2实验内容和规定

一个咖啡店可以提供大杯(JorumCoffbe)、中杯(MediumCoffee)、小

杯(SmallCoffee)的咖啡(Coffee),为了满足不同用户的口味，在咖啡中可以添

加牛奶(Mi1k),或者糖(Sugar),或者柠檬(Lemon),提供应用户不同口味的组

合，如大杯咖啡加牛奶，中杯咖啡加糖，小杯咖啡加柠檬，小杯咖啡加糖等。应用

桥接模式，用C#控制台应用程序实现该设计。绘制该模式的UML图。

UML图：

咖啡调料

源代码:

abstractclassSauce

publieabstractvoidMixing()；

)

classMi1k:Sauce

(

publicoverridevoidMixing()

(

Console.WriteLine(〃加牛奶”)；

}

)

c1assSugar：Sauce

(

publicoverridevoidMixing()

(

Console.WriteLine(“加糖〃);

)

}

classLemon:Sauce

(

publicoverridevoidMixing()

{

Conso1e.WriteLine("加柠檬〃)；

}

)

abstractclassCoffee

protectedSaucesauce；

publicvoidAddSauce(Saucesauce)

(

this.sauce=sauce；

)

publicabstractvoidMixing();

classJorumCoir('c：Cof「co

publicoverridevoidMixing()

(

Console.Write("大杯咖啡");

sauce.Mixing()；

}

)

c1assMediumCoffee:Coffee

(

publicoverridevoidMixingO

(

Console.Write("中杯咖啡");

sauce.Mixing()；

)

)

classSmallCon'ee:Coflee

publieoverridevoidMixing()

Conso1e.Write("小杯咖啡〃);

sauce.Mixing();

)

}

classProgram

(

staticvoidMain(string[]args)

(

〃中杯咖啡加牛奶

Coffeecoffee0ne=newMediumCoffee();

coffee0ne.AddSauce(newMi1k());

coffee0ne.Mixing();

//大杯咖啡加糖

CoffeecoffeeTwo=newJorumCoffee();

coffeeTwo.AddSauce(newSugar());

coffeeTwo.Mixing()；

〃小杯咖啡加糖

CoffeecoffeeThree=newSma1ICoffee()；

coffeeThree.AddSauce(newLemon())；

coffeeThree.MixingO;

Console.ReadKey()；

)

}

运营结果:

■file:〃/C:/Users/LvYong/Desktop/软件…n

加牛奶

小林痂琲；加加糖停檬

实验小结:

Bridge模式是一个非常有用的模式，也非常复杂，它很好的符合了开放-封闭原则和优

先使用对象,而不是继承这两个面向对象原则。该模式使用''对象间的组合关系”解耦了抽象

和实现之间固有的绑定关系，使得抽象和实现可以沿着各自的维度来变化。

实验七装饰模式的应用

1实验目的

1)掌握装饰模式(Decorator)的特点

2)分析具体问题，使用装饰模式进行设计。

2实验内容和规定

“喜羊羊逃命，，游戏：喜羊羊被灰太狼追，喜羊羊最多5条命，灰太狼每咬到

喜羊羊一次,喜羊羊就要少一条命。在逃的过程中喜羊羊可以吃到三种苹果，吃“红

苹果”可以给喜羊羊加上保护罩，吃“绿苹果”可以加快喜羊羊奔跑速度，吃“黄苹

果''可以使喜羊羊趟着水跑。应用装饰模式，用C#控制台应用程序实现该设计。

绘制该模式的UML图。

UML图:

源代码：

abstractclassState

publicabstractvoidShow()；

}

classAnima1：State

!

privatestringname;

pub1icAnimal(stringname)

(

this,name=name;

}

pub1icoverridevoidShow()

{

Conso1e.WriteLine("的{0}〃,name);

)

)

abstractclassApple:State

protectedStatecomponent；

publievoidDecorator(Statecomponent)

(

this.component=component;

)

publicoverridevoidShow()

(

if(component!=nu11)

(

component.Show();

}

)

)

classProtectiveCover：Apple

(

publicoverridevoidShow()

(

//base.Show();

Console.Write(“有保护罩")；

base.Show();

)

)

classRunl;?isi:Apple

publicoverridevoidShow()

(

//base.ShowO；

Console.Write(“跑得快、")；

base.Show();

}

)

classFlowingWater:Appie

{

publicoverridevoidShow()

(

//base.Show()；

Console.Write("会趟水、");

base.Show();

}

)

classProgram

(

staticvoidMain(string[]args)

(

Animalpleasantsheep=newAninia1("喜羊羊")；

ProIectiveCoverpc=newProtectiveCover();

RunFastrf=newRunFast()；

FlowingWaterfw=newFlowingWater()；

pc.Decorator(p1easantsheep);

rf.Decorator(pc)；

fw.Decorator(rf)；

fw.Show();

Conso1e.ReadKey();

}

}

)

运营结果：

-file:///C:/Users/LvYong/Desktop儆件设...-口

会趟水、跑得快、有保护罩的喜羊羊A

实验小结：

Decorator模式采用对象组合而非继承的手法，实现了在运营时动态的扩展对象功能的能

力，并且可以根据需要扩展多个功能，避免了单独使用继承带来的''灵活性差"和''多子类衍生

问题同时它很好地符合面向对象设计原则中''优先使用对象组合而非继承"和''开放-封

闭”原则。

实验八外观模式的应用

1实验目的

1)掌握外观模式(Facade)的特点

2)分析具体问题，使用外观模式进行设计。

2实验内容和规定

一个保安系统的，由录像机、电灯、红外线监控和警报器组成。保安系统的操

作人员需要经常将这些仪器启动和关闭。保安类需要用到所有的录像机(Came

ra)、电灯(Light)、感应器(Sensor)和警报器(A1arm)对象，保安觉得使

用不方便。应用外观模式，用C#控制台应用程序改善该设计。绘制该模式的UM

L图。

UML图：

源代码：

publicclassCamera

pub1icvoidTurn0n()

Console.WriteLine("Turningonthecamera.H)；

}

pub1icvoidTurnOff()

Console.WriteLine("Turningofftheearnera.〃)；

}

publicvoidRotate(intdegrees)

Console.WriteLine("Rotatingthecameraby{0}degrees.z，,d

grees);

}

)

publicc1assLight

(

publievoidTurnOff()

(

Console.WriteLine(〃Turningonthe1ight.;

}

pub1icvoidTurnOn()

(

Conso1e.WriteLine("Turningoffthelight.〃)；

}

publicvoidChangeBu1b()

(

Console.WriteLine(Hchangingthe1ight-bulb.");

)

)

publicc1assSensor

pub1icvoidActivateO

Console.WriteLine("Activatingthesensor.；

publievoidDeactivate()

Console.WriteLine(〃Deactivatingthesensor.z，);

publicvoidTrigger()

Console.WriteLine("Thesensorhastriggered.");

publicclassAlarm

publicvoidActivateO

Conso1e.WriteLine(HActivatingthealarm.n)；

publicvoidDeactivate()

Conso1e.WriteLine("Deactivatingthea1arm.");

)

publievoidRing()

(

Console.WriteLine("Ringingthealarm.")；

}

pub1icvoidStopRingO

Console.WriteLine(z，Stopthea1arm.");

)

pub1icc1assSecurityFacade

privatestaticCameracamera1,camera2;

privatestaticLight1ight1,light2,1ight3;

privatestaticSensorsensor;

privatestaticAlarmalarm;

staticSecurityFacade()

(

camera1=newCamera();

camera2=newCamera()；

lightl=newLight();

1ight2=newLight();

1ight3=newLight();

sensor=newSensor();

alarm=newAlarm()；

}

publicvoidActivate()

(

cameral.TurnOn();

camera2.TurnOn();

1ight1.TurnOn()；

light2.TurnOn();

light3.TurnOn();

sensor.Activate();

alarm.Activate();

)

publicvoidDeactivate()

(

camera1.TurnOff();

camera2.TurnOff()；

lightl.TurnOff();

light2.TurnOff()；

light3.Turn0ff();

sensor.Deactivate()；

alarm.Deactivate();

}

)

classProgram

(

staticvoidMain(string[]args)

SecurityFacadesecurity;_

security=newSecurityFacade()

security.Activate()；_

Conso1e.WriteLine(z，\n--------------------------\n〃);

security.Deactivate();

Console.ReadKey();

)

)

运营结果:

•file:〃/C:/Users/LvYong/Desktop儆件'Sti■模...一口

Turning?on?the?canera.A

Turning?on?the?canera.

Turning?off?the?light.

Turning?off?the?light.

Turning?o£f?the?light.

Actiuating?the?sensoi*.

Actiuating?the?alarn.

Turning?off?the?canera.

Turning?off?the?canera.

Turning?on?the?light.

Turning?on?the?light.

Turning?on?the?light.

Deactiuating?the?sensoi*.

Deactiuating?the?alarm.

搜狗拼音输入法半：V

<>J

实验小结：

Fagade模式注重的是简化接口，它更多的时候是从架构的层次去看整个系统，而并非单个

类的层次。该模式对客户屏蔽了子系统组件，因而减少了客户解决的对象的数目并使得子系

统使用起来更加方便。实现了子系统与客户之间的松耦合关系,而子系统内部的功能组件往

往是紧耦合的。松耦合关系使得子系统的组件变化不会影响到它的客户。

实验九观测者模式的应用

1实验目的

1）掌握外观模式（Observer）的特点

2）分析具体问题，使用外观模式进行设计。

2实验内容和规定

网上商店中假如商品（product）在名称（name）、价格（price）等方面有

变化，系统能自动告知会员，将是网上商店区别传统商店的一大特色。如何设计实

现？说明你所选择的设计模式，画出类关系图并指明各个类的角色。应用外观模

式，用C#控制台应用程序改善该设计。绘制该模式的UML图。

UMM：

源代码：

publicclassProduct

(

pub1icstringname;

publiestringprice;

publicProduet(strings_name,stringsprice)

(

name=s_name;

price=s_price;

)

pub1icProduct()

(

name=nul1;

price=nul1；

)

)

c1assShopSystem

(

privateIList<MemberObserver>observers=newList<M

emberObserver>();

publicIList<Product>products=newList<Product>()；

publicShopSystem(IList<Product>pro)

(

products=pro;

}

privatestringaction;

publicvoidAttach(Member0bserverobserver)

(

observers.Add(observer);

}

publievoidDetach(MemberObserverobserver)

(

observers.Remove(observer);

}

publicvoidNotify()

foreach(MemberObservermoinobservers)

mo.Update()；

)

pubIicstringProductAction

(

get

(

action=null;

foreach(Productpinproducts)

(

if(p.name!=nul1二p.price!=null)

{

action+=p.name+”的价格变成了"+p.pric

e+"\n”;

)

)

returnaction;

)

set

{

action=value；

}

)

)

classMemberObserver

privatestringname;

privateShopSystemsub;

publicMemberObserver(stringname,ShopSystemsub)

(

this.name=name;

this,sub=sub；

)

publicvoidUpdate()

{

Conso1e.WriteLine("{0}请注意！{1}”,sub.ProductAction,na

me);

)

)

classProgram

(

staticvoidMain(string[]args)

(

ProductproductOne=newProduct()；

ProductproductTwo=newProduct("衬衫〃，T25元/件”)；

ProductproductThree=newProduct("短袖"，"60元/件")