软件设计模式与重构大作业-心算大师游戏

软件设计模式与重构大作业

心算大师游戏重构与设计报告

一、系统简介（2分）

心算大师游戏心算大师是在Windows平台使用JAVA语言开发可以部署到任

何支持Java虚拟机电脑的一款集数学练习、拓展和趣味游戏为一体，锻炼数学

计算能力的小游戏，它能帮助我们每天训练锻炼大脑，提高解决问题的能力。该

游戏由“+、-、*”组成的计算表达式和答案选项组件，用户通过点击选项组件

选择正确答案，系统判断对错，进行闯关挑战。游戏不仅设计正误判断，还设计

了生命和时间限制；设计了简单、中等、困难三种难度，每种难度的题目类型不

一样；止匕外，还提供了积分计算，游戏进度控制，成绩排名管理和游戏关卡管理

等功能，游戏主要界面如下图所示。

.2大哂或-□xS心篁入而泊戏-□x

的单幡式含通模式困潴根式

幕明文档

1、开的或戏：点击开始余戏•可以选探不同的模式

2、浙戏排名：2?看玩乐在不同根式中的排名

3、历史关卡：变若已经携收的所有关4

曲2大*H-□X图心氏-

|的函I[I-来潮电|:aw福一I*停然球结束w戏

LEVEL0SCORE0LIFE4TI1E9TIME2

6+8+l+2+2+l=?

选择正确的答案

0200115

错误

077050043019

国心首大师/戏-□X

返回

IamIIaa]IwtI

当人们熟练掌握“+、-、*”计算后，可能需要加入新的运算符（“/、『、

2”）进一步提升数学计算能力；随着加入新的运算符问题难度也会相应增加（比

如炼狱模式），游戏的等级也会改变；这些改变都需要修改原来的代码，而且因

为问题和答案存储都是int类型数据，在加入“/”后可能会存在不能整除的情况,

影响最终计算结果。

二、现有系统代码结构与主要问题分析（10分）

（1）主要分析待分析重构模块或系统主要静态代码结构、代码工作流程（利用

UML顺序图表达）（一5分）

1）主要静态代码结构

*q:Queibon

©UI.Su«tsUl4gome:G»me

*app:Data

/StartiUlO4doptDafOp—oID:int

■initO：void<fGameUHtype:int)°typeint

■easyModdO：void*initO：booleanolevel:int

■r»omalModelO：void■endO：voidoscoreint

：

■hardModelflvoid■rwUrtO：»oid•lifeint

：

■onExitOvoid•setvalueO：*o>dotime:int

：uquestions：Que，”。，、___________________________________________

0UI.QuMtioMUI.timer©void

■stopTnnerO：void才GameOD:intql&intlevel:int.“ore:iniSfe:int.timgint.type:int)

■>table:Hable

♦(levelsiniscore：沁WM：initimes：int):boolean•gtxoreOevgl:imhM

"dop:OotaOperMe

♦SMcgQ):vp；d•count!):void・set-O：void

•QuestionUIO：void

/MainUIO♦NextquestaonO：vcid•g«t-O：int

■sUrtGameO：void•inhO：void•pautef):void•crearefq:Question):String

：

■loofcRanlcQ:void■onExitOvoid■showInputDialogO：void

■lookQueitionQ:void•e“yGfO：void■onExitQ:void

：

■onExitfl：void♦notnalGameOvoid

•d»ff；ciutG>meO：void

»IOint

0Ul&nksWoquestion:String

®As：int[]

°table:/Table

°realAS:Integer

。dop：DM*Op”at・utiLData

Qtypeint

•RaokUIO：voido取f：；m

°op:String。

。easyRankO：voidotimes:in»

Que*tion(qufrMion:Siring,Al：int.A2:int.A3：int.A4:witre«lAS:int)

：

♦nomatfUnkOvoid*get-O：Integer

♦difficlutfUinkO：void

•set...O：void

・。心M：void

0retulUttr:String):Integer

©ut>l.OauOp»r«t«

aQFtionLirtyMao<Mteqer.QFtioc»

ARanldkt*Mjp<lnteqer.R3"k»

0pojoJUnk

"Us心taMap<lnteqef.U»er»

oID:in«

°question:Questionoscore:int

°ranlcRink。l«vekint

ogame:Game°userid:in<

-1>

outer：Uwr°userUser

•addQuwtion(que»bonT:Suing.Al:mtA2:int,A3:int,A4:inttwlAS:int,typ«:mt):int®pojo.Usw°typeint

•otOuettionlistltyp^d:int，:li，，《Que，tion»Ranktid：irrt.us«nd:iniMO»e：intlevel:inttypeiM.uwr:U*e»)

oname:String

•addUseKname:String,score:int):int•get™。：in»

。ID:int

•*eL-(ID:inthvoid

♦stUwKbYidPd：KU：U”°score:int

•addGjme(qld:intlevelint.score:int.Sfe:int.time:int,type:in*int

•get-O：String

••ddRank(unam«：String,score：int,level：int.typsinU：iz

♦*e€..Q:void

。qetRankUWtypeid:in"lie<Rank〉

实体类(pojo):User>Rank、Question>Game

界面类(UI):MainUkGameULStartsUkQuestionsULRankslll

工具类(util):Data>DataOperate、Filelltil

2)代码工作流程

①开始游戏流程

②查看得分排名

③查看历史关卡

（2）根据自身对面向对象方法与系统设计的理解，参照《重构-改善既有代码的

设计》书中关于不良设计（违反SOLID）、不良代码（代码坏味道badsmells）

的判别标准，分点讨论现有代码中的问题（一5分）。

对照不良设计（违反SOLID）的判别标准，该程序代码主要有以下问题：

1）违反单一一职责原则：GameUI类将用户界面和业务逻辑混在一起，二者中

有一个改变就要修改GameUI类，不满足一个类仅有一个引起它变化的原因，即

不满足单一职责原则。

2）违反迪米特法则：GameUI和Question类不必彼此直接通信，GameUI与

Game类是直接通讯，Game类与Question类直接通讯，而GameUI和Question

类相互通讯，不满足最少知道原则。

3）违反开放封闭原则：当游戏需要新增不同难度和模式时，需要修改Game

的源码，不满足对扩展开放对更改关闭，即不满足开闭原则。

对照不良代码（代码坏味道badsmells）的判别标准，该程序代码主要有以

下问题:

1）重复的代码（DuplicatedCode）:在GameUI类中的count函数里不同选项框

的监听事件代码大量重复。

chooseA.addActionLlstener(newActionLiatener(){

publicvoidactionPerforroed(ActionEventarg，；)(chooseB.addActionListenez(newActionListener(){

IntegerUAS■Integer.vaiueOf(choos«A.getText());publicvoidactionPexformed(ActionEventacgO){

i£(UAS.equals(GaneUI.AS))(IntegerUAS■Integer.VdlueOffchooseB.getToxt())；

levela1;//7ii£(UAS.aquals(GamoUI.AS)){

scor»s♦-Gam*.9*cor»(l»vols);i'levola+-1;//ili<;»1

isRight.setText(":!.蝌");3cor*3+•Gan9.g<pt9cor9(lev»13);•

IsP.ight.setForeground(Color.GRTffN)；isRight.a®tTwxt("fS");

Nextqueation();//'­'inRaghc.setForeground(Color.GRUTD;

Nextquestion();//■：

)else(

llfea—1;//'：；“由MiI(

lifes--1;//Ic'Aik

if(lifea<1){//g-i

if(lifes<1)(

lifev.setText("0");lifev.setText("0");

showInputDialog();!!.showlnpucDialog();/■'.一.

>\I•1««{

IsRight.setTextisRight.setText;

isRight.setForeground(Color.RXD);isRight.setForeground(Color.RED);

NextquestionO;/N«xtquestion();>V

AoiesGroup.clearSelection();AoJe9Group.cl»arS»l«ction();

IJ

n；I)；

2）过长的函数（LongMethod）：在GameUI类中的count函数包含大量重复

的代码且函数行数超过80行；在Question类中的result函数长度超过80行，且

有很多注释。

3）过大类（LargeClass）：在GameUI类中做了太多事情（创建试题、判断结

果等），其内出现了太多实例变量，而且用户界面与处理业务逻辑的代码混在一

起。

4）过长参数列（LongParameterList）：在DataOperate类中的addQuestion、

addGame等函数，都有大量的参数，当这些参数发送改变，那么函数也需要相应

改变。

publicintaddQuestion(StringquestionT,intAlrintA2,intA3,intA4,

intrealAS,inttype){//新增题口

5)依恋情结(FeatureEnvy)：Game类中create函数为了创建问题，从另一个

对象Question类那儿调用几乎半打的取值和赋值函数，过分依赖Question类，

却没有依赖所在的Game类。

publicStringcreate(Questionq)//夕]也「电

(

Stringop[]-{"+"，};//匕"拂情泮

q.setQuestion("M);//———问出力；

Randomrandom-newRandom();

ints-0;

intnums-(level/5)+6;//小义达。数1："一以认为6

if(level>20)

nums=10;//显长为10个达■数

switch(type){

case1://荷甲-模式

for(inti=0;i<nums-1;i++)(

3=random.nextInt(10);

q.question+=s+"'*+op[0]+n**;//只fj，川”.

)

break;

case2://杵《!!模式

for(inti=0;i<nums-1;i++)(

s=random.nextInt(10);

q.question+=3+w"+op[i%2]+“M;//和加，

)

6)Switch语句(SwtichStatements)：Game类中create函数在创建问题时存

在Switch语句，switch语句的问题在于重复，要为它添加一个新的子句，必须

找到所有switch语句并修改它们。

switch(type){

case1:〃

for(inti-0;i<nums-1;i++){

s=random.nextInt(10);

q.question+=,+”"+op[0]+"";//只。加法

)

break;

case2：//件削怏A

for(inti=0;i<nums-1;i++)(

s-random.nextInt(10);

q.question+=s+""+op[i%2]+"

I

break;

case3://阴41模式

for(inti=0;i<nums-1;i++){

3=random.nextlnt(10);

q.question+-§+""+op[i%3]+"”;〃】加减乘£，；

)

break;

default:

break;

}

7)lazyclass(冗赘类)：Data类只有两个属性life和time,且没有取值方法,

此类也只在GameUI中使用一次，这个类需要理解和维护，但是所得不值其身价。

publicclassData{

publicstaticint1ifes=5;//生命挣制

publicstaticinttimes=10;//'H\ij

)

8）多次实例化资源对象：DataOperate类作为数据操作的工具类，在

GameUI、RankUI和QuestionUI被多次实例化，而一个程序仅需要一个

DataOperate实例对象即可，多次创建会增大系统开销，同时导致数据不同步。

三、解决方案与代码重构（10分）

（1）针对第二节分析出的现有代码问题，依据代码重构的原则与技巧，逐一针

对性给出重构（解决）方案（重构思路、采用方法与技巧、使用设计模式原因与

作用）（--6分）

1）针对重复的代码（DuplicatedCode）处理

重构思路：提取函数，再在提取的地方调用被提炼出的那一段代码

采用方法与技巧：使用ExtractMethod（提炼函数）在GameUI类中的count函

数里提取出countltem。函数，countltem。函数来响应每个按钮的点击事件，再在

count里调用countitem函数。

首先，找出函数内的局部变量和参数；UAS:未被修改，其他被修改的都是全

局变量。任何不会被修改的变量可以被当成参数传入新的函数。被修改的变量全

是全局变量，则无需返回值。因此，X^UAS作为函数参数，函数无返回值。然

后，重命名变量，考虑到UAS没有实际意义，将UAS重命名为userAnswer,类

型为Integero最后在count类中的每个按钮的点击事件调用countltem。函数。

GUI.GameUI0UI.GameUI

4q：QuestionAq:Question

Agame:Gamedgame:Game

Aapp:Data

Aapp:Data

Adop：DataOperate

Adop:DataOperate

Gamelll(type:int)

GameUI(type:int)

♦initO：boolean

。initQ：boolean

GendO：void

aend。:void

■restartO：void

■restart。：void

♦setvalueO：void

♦setvalueO：void

•timer。：void