Java实现的软件设计模式实验报告

简介：
本实验报告详细探讨了在Java编程语言中应用常见软件设计模式的实际操作与理论分析，旨在通过具体案例增强对设计模式的理解和运用能力。 很多应用项目都有配置文件，这些配置文件里面定义了一些应用程序需要的参数数据。 通常客户端使用这个类是通过new一个AppConfig的实例来得到操作配置文件内容的对象。如果在系统运行中有很多地方都需要使用配置文件的内容，系统中会同时存在多份配置文件的内容，这会导致内存资源浪费。 事实上，在整个程序运行期间只需要一个`AppConfig`对象即可实现这一功能。那么如何做到这一点呢？我们可以用C#控制台应用程序来实现单例模式。接下来绘制该模式的UML图。 【实验一：单例模式的应用】 单例模式是一种常见的软件设计模式，它的核心思想是确保类只有一个实例，并提供全局访问点。在本实验中，我们关注的是如何使用单例模式处理配置文件的问题。配置文件通常包含应用程序所需的参数数据；如果多个地方创建了配置文件的实例，则会导致内存资源浪费。因此我们需要一个机制来保证在整个程序运行期间只存在一个`AppConfig`对象。 实现单例模式有两种方式：饿汉式和懒汉式。前者是在类加载时就初始化，而后者则在首次请求时才进行初始化。实验中的实现属于懒汉式，通过`getInstanse()`静态方法确保了线程安全地创建唯一的实例；无论调用多少次该方法都只会返回同一个对象。 UML图通常表示类和对象之间的关系，在单例模式中它会显示私有构造函数以及获取唯一实例的方法。实验中没有给出具体的UML图，但一般情况下它包含`AppConfig`类及其静态成员变量`config`，还有用于创建并访问该单一实例的`getInstanse()`方法。 在客户端代码里（例如源码中的Client类），即使两次调用 `getInstanse()` 方法也只会得到同一个配置对象。这样就避免了内存资源重复使用的情况发生。 【实验二：工厂模式的应用】 工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。在这个场景中，OEM制造商需要管理多个品牌的笔记本电脑生产；每个品牌对应一个不同的类型。 通过工厂方法可以将具体的生产逻辑封装到各自的工厂类里，并使得扩展变得容易实现。 抽象类`Laptop`代表所有笔记本共有的属性和行为； 而各个具体的品牌（如`HP`, `Acer`, `Lenovo`, 和`Dell`)则继承自该抽象基类并定义自己的特性。 UML图在此场景下将展示不同品牌的具体工厂类与对应的笔记本类型之间的关系，以及它们如何通过实现共同的接口来创建不同的产品实例。客户端可以请求相应的工厂方法以获得特定品牌的笔记本电脑对象。 总结： 1. 单例模式确保全局范围内只有一个类的对象；适用于那些需要频繁实例化然后销毁的对象（例如配置管理、缓存和日志等）； 2. 工厂模式将具体的创建过程封装起来，使得客户端无需关注具体实现细节；提高了代码的可扩展性和维护性。 3. 实际编程中这两种设计模式经常结合使用：单例可以提供唯一的访问入口，而工厂方法则用于生成不同类型的对象。