创建型模式(Creational Pattern)的主要特点是将对象的创建与使用分离,根据对象的创建与组合方式的不同,创建型模式可分为单例(Singleton)模式、原型(Prototype)模式、工厂方法(Factory Method)模式、抽象工厂(Abstract Factory)模式和建造者(Builder)模式 5 种。
本实验的主要目的如下。
- 了解 5 种“创建型模式”的定义、特点和工作原理。
- 理解 5 种“创建型模式”的结构、实现和应用场景。
- 学会应用 5 种“创建型模式”进行软件开发。
实验原理1. 创建型模式的工作原理创建型模式隐藏了对象的创建细节,对象的创建由相关的工厂来完成,使用者不需要关注对象的创建细节,这样可以降低系统的耦合度。创建型模式共 5 种,它们分别是单例模式、原型模式、工厂方法模式、抽象工厂模式和建造者模式,其工作原理在各自的教程中也都有详细的介绍,每种模式的实验大概要花 2 个学时,大家可以根据实验计划来选做若干个实验,下面以工厂方法模式为例,介绍其实验过程。
2. 工厂方法模式的工作原理工厂方法模式(Factory Method Pattern),也叫虚拟构造器(Virtual Constructor)模式或者多态工厂(Polymorphic Factory)模式。
在工厂方法模式中,工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口,而工厂子类则负责生成具体的产品对象,这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成。其结构图如图 1 所示。
图1 工厂方法模式的类图
工厂方法模式包含如下角色。
- 抽象工厂(Abstract Factory):提供了创建产品的接口,调用者通过它访问具体工厂的工厂方法 newProduct() 来创建产品。
- 具体工厂(ConcreteFactory):主要是实现抽象工厂中的抽象方法,完成具体产品的创建。
- 抽象产品(Product):定义了产品的规范,描述了产品的主要特性和功能。
- 具体产品(ConcreteProduct):实现了抽象产品角色所定义的接口,由具体工厂来创建,它同具体工厂之间一一对应。
工厂方法模式的特点是当系统扩展需要添加新的产品对象时,仅仅需要添加一个具体产品对象以及一个具体工厂对象,原有工厂对象不需要进行任何修改,也不需要修改客户端,很好地符合了“开闭原则”。
实验内容(1) 用工厂方法模式设计一个电动自行车工厂的模拟程序。
要求:要为每种品牌的电动自行车提供一个子工厂,如爱玛工厂专门负责生产爱玛(Aima)牌电动自行车,雅迪工厂专门负责生产雅迪(Yadea)牌电动自行车。如果今后需要生产台铃(Tailg)牌电动自行车,只需要增加一个新的台铃电动自行车工厂即可,无须修改原有代码,使得整个系统具有更强的灵活性和可扩展性。(点此下载程序运行后所要显示的图片)。
(2) 按照以上要求设计类图和编写 Java 源程序。实验要求所设计的实验程序要满足以下两点。
- 体现“工厂方法模式”的工作原理。
- 符合面向对象中的“开闭原则”。
实验步骤(1) 用 UML 设计“电动自行车工厂模拟程序”的结构图。“电动自行车工厂模拟程序”的结构图如图 2 所示。
图2 电动自行车工厂模拟程序的结构图
(2) 根据结构图写出“电动自行车工厂模拟程序”的源代码。
① 电动自行车工厂模拟程序的源代码如下。
- package FactoryMethod;
- import java.awt.*;
- import javax.swing.*;
- public class BicycleFactoryTest
- {
- public static void main(String[] args)
- {
- try
- {
- Bicycle a;
- BicycleFactory bf;
- bf=(BicycleFactory) ReadXML.getObject();
- a=bf.produce();
- a.show();
- }
- catch(Exception e)
- {
- System.out.println(e.getMessage());
- }
- }
- }
- //抽象产品:自行车
- interface Bicycle
- {
- public void show();
- }
- //具体产品:爱玛自行车
- class AimaBicycle implements Bicycle
- {
- JScrollPane sp;
- JFrame jf=new JFrame("工厂方法模式测试");
- public AimaBicycle()
- {
- JPanel p1=new JPanel();
- p1.setLayout(new GridLayout(1,1));
- p1.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("爱玛自行车"));
- JLabel l1=new JLabel(new ImageIcon("src/FactoryMethod/AIMABicycle.jpg"));
- p1.add(l1);
- sp=new JScrollPane(p1);
- Container contentPane=jf.getContentPane();
- contentPane.add(sp,BorderLayout.CENTER);
- jf.pack();
- jf.setVisible(false);
- jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); //用户点击窗口关闭
- }
- public void show()
- {
- jf.setVisible(true);
- }
- }
- //具体产品:雅迪自行车
- class YadeaBicycle implements Bicycle
- {
- JScrollPane sp;
- JFrame jf=new JFrame("工厂方法模式测试");
- public YadeaBicycle()
- {
- JPanel p1=new JPanel();
- p1.setLayout(new GridLayout(1,1));
- p1.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("雅迪自行车"));
- JLabel l1=new JLabel(new ImageIcon("src/FactoryMethod/YadeaBicycle.jpg"));
- p1.add(l1);
- Container contentPane=jf.getContentPane();
- sp=new JScrollPane(p1);
- contentPane.add(sp, BorderLayout.CENTER);
- jf.pack();
- jf.setVisible(false);
- jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); //用户点击窗口关闭
- }
- public void show()
- {
- jf.setVisible(true);
- }
- }
- //抽象工厂:自行车工厂
- interface BicycleFactory
- {
- public Bicycle produce();
- }
- //具体工厂:爱玛工厂
- class AimaFactory implements BicycleFactory
- {
- public Bicycle produce()
- {
- System.out.println("爱玛自行车生产了!");
- return new AimaBicycle();
- }
- }
- //具体工厂:雅迪工厂
- class YadeaFactory implements BicycleFactory
- {
- public Bicycle produce()
- {
- System.out.println("雅迪自行车生产了!");
- return new YadeaBicycle();
- }
- }
② 对象生成器的源代码如下。
- package FactoryMethod;
- import javax.xml.parsers.*;
- import org.w3c.dom.*;
- import java.io.*;
- class ReadXML
- {
- public static Object getObject()
- {
- try
- {
- DocumentBuilderFactory dFactory=DocumentBuilderFactory.newInstance();
- DocumentBuilder builder=dFactory.newDocumentBuilder();
- Document doc;
- doc=builder.parse(new File("src/FactoryMethod/config.xml"));
- NodeList nl=doc.getElementsByTagName("className");
- Node classNode=nl.item(0).getFirstChild();
- String cName="FactoryMethod."+classNode.getNodeValue();
- System.out.println("新类名:"+cName);
- Class<?> c=Class.forName(cName);
- Object obj=c.newInstance();
- return obj;
- }
- catch(Exception e)
- {
- e.printStackTrace();
- return null;
- }
- }
- }
③XML 配置文件的代码如下。
- <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
- <config>
- <className>AimaFactory</className>
- </config>
(3) 上机测试程序,写出运行结果。
“电动自行车工厂模拟程序”的运行结果如图 3 所示。
图3 电动自行车工厂模拟程序的运行结果
(4) 按同样的步骤设计其他“创建型模式”的程序实例。
(5) 写出实验心得。
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来源:https://www.cnblogs.com/zhuxiaopijingjing/p/12256453.html