创建型设计模式实验文档。

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简介：
①为了构建一个灵活的绘图系统，建议采用简单工厂模式，设计一种工具类，该类能够生成各种不同的几何图形，如圆形（Circle）、矩形（Rectangle）以及三角形（Triangle）等。每个几何图形都应具备绘制（draw()）和擦除（erase()）两种方法。同时，系统应具备处理不支持的几何图形的能力，并在尝试绘制不支持的图形时，抛出 `UnsupportedShapeException` 异常。请绘制类图并编写代码来模拟该功能的实现。 ②在某些网络管理软件开发中，常常需要为不同的网络协议提供专门的连接类。例如，针对 POP3 协议，需要定义 `POP3Connection` 类；针对 IMAP 协议，则需要 `IMAPConnection` 类；同样地，针对 HTTP 协议也应该有 `HTTPConnection` 类等。

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创建型设计模式实验文档.docx

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本实验文档深入探讨了软件工程中的创建型设计模式，通过具体实例分析了工厂方法、抽象工厂、建造者和原型模式的应用及其优势。设计一个使用简单工厂模式的绘图工具类来创建不同的几何形状（如圆形、矩形、三角形），每个几何图形都具有绘制方法`draw()`和擦除方法`erase()`，并且在尝试绘制不支持的几何图形时抛出`UnsupportedShapeException`异常。请提供相应的类图，并编写代码进行模拟实现。另外，在某个网络管理软件中，需要为不同的网络协议（如POP3、IMAP和HTTP）创建对应的连接类（例如：针对POP3协议的连接类是 `POP3Connection`, 针对 IMAP 协议的是`IMAPConnection` ，以及针对 HTTP 的则是 `HTTPConnection`）。

软件设计模式之创建型模式实验代码

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本实验深入探究并提供多种创建型设计模式（如单例、工厂方法等）的Java实现示例，旨在帮助开发者理解如何在实际项目中应用这些模式。本段落介绍了三种设计模式的应用场景：建造者模式用于构建计算机（包括CPU、内存、显卡、显示器和光驱）；抽象工厂模式使手机操作系统可以根据用户喜好在不同主题间切换，随着主题变化系统中的字体、应用图标、壁纸及锁屏图片等随之改变；单例模式应用于统计网站访问人数的场景中，在一个简单的Web页面上设计了一个计算器来计算当前访问该网址的用户数量。

设计模式之创建型-原型模式.md

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本文介绍了设计模式中的创建型模式之一——原型模式。通过该模式可以实现对象的复制与克隆，适用于需要频繁创建大量具有相同结构的对象场景。原型模式是创建型设计模式的一种应用方式，用于高效地重复生成对象，并确保性能最优。这种模式通过定义一个抽象接口来实现当前对象的克隆功能。 **原型模式的基本概念：** 该模式主要涉及两个角色——抽象原型类和具体原型类。前者负责声明克隆方法，而后者则提供具体的复制逻辑以实现这个接口中的规定要求。 **应用场合分析：** 当创建复杂且成本高昂的对象时（比如需要复杂的构造过程或依赖于远程服务），使用已有的实例进行浅层或深层的副本生成可以大幅提升效率和性能。此外，在构建多个对象共享同一初始状态的情况下，预先准备一个具备该状态的原型并在此基础上复制修改是较为理想的选择。 **核心角色定义：** 1. **抽象原型（Prototype）：** 这是一个所有具体实现类共同遵循的基础模板或接口，其内部包含了一个用于创建副本的方法。 2. **具体原型（Concrete Prototype）：** 实现了上述基础模板中的克隆方法，并提供具体的复制逻辑。不同的具体原型可能支持不同形式的复制操作。在面向对象设计中，通过使用UML类图可以直观展示出抽象与实现之间的关系。对于原型模式而言，通常会有一个表示接口或抽象基类的核心元素（Prototype），其内部定义了克隆方法；同时也会有若干具体的子类型继承自该核心，并且各自实现了特定的复制逻辑。 **示例代码解释：** 在提供的Java语言实例中，首先设计了一个产品原型接口ProductPrototype，其中声明了一个用于创建对象副本的方法copy。然后具体实现一个名为Product的产品类来贯彻这个接口并提供相应的克隆方法实现细节；最后，在客户端代码Client内演示了如何调用这些功能以生成新的具有相同属性的实体。在实际开发场景中，尤其是在构建大型且复杂的面向对象系统时，原型模式能显著减少创建新实例所需的资源消耗。例如在一个在线商城应用里需要频繁处理商品分类的问题上，我们可以利用一个包含所有共享配置信息的商品类别具体原型类ProductCategory，并通过克隆方法来快速生成新的具有特定属性的类别副本。总之，当面对对象构建成本高、复制需求频发或者存在大量初始状态需共用的情况时，采用原型模式能够有效提高程序效率和性能。

设计模式之创建型-构建者模式.md

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本文档深入探讨了软件工程中的设计模式之一——构建者模式，专注于其在创建型模式分类下的应用和优势。通过实例解析如何使用该模式提高代码可维护性和灵活性。构建者模式是一种创建型设计模式，它允许用户通过指定复杂对象的类型和内容来逐步创建它们。该模式分离了对象的构建过程与表示方式，使得能够以不同的形式展现同一类型的构造流程而不必改变整个制造方法。在软件开发中，这个模型特别适用于以下情况： 1. 当需要独立于组成部分及装配步骤设计复杂的生成算法时。 2. 如果产品有多种可能的表现形态，并且这些不同表现必须通过相同的构建过程来实现的话。模式涉及的主要角色包括： 1. 产品（Product）：最终创建的复杂对象。通常，这个角色由特定类表示，在示例中是Computer类。 2. 建造者接口（Builder）：定义了生成复杂对象的方法集合，并且需要被具体实施来构建这些产物。在例子中的实现为ComputerBuilder接口。 3. 具体建造者（Concrete Builder）：实现了BuilderInterface，完成特定产品的构造和组装过程。示例中由LenovoComputerBuilder和MacComputerBuilder类表示。 4. 指挥者（Director）：使用BuilderInterface的对象来指导构建流程的执行，并确保遵循正确的步骤去创建复杂的产品表现形式。在案例里是通过ComputerDirector类实现。这些角色之间的协作关系可以通过其构造图示清楚地看到，其中指挥者负责协调建造者的活动以生成产品对象。实例代码展示了如何应用这种设计模式。首先定义了需要构建的计算机（如包含CPU、RAM等核心组件以及USB端口数量和显示器键盘等可选配件）的具体类Computer。接着是抽象Builder类ComputerBuilder的规定——所有具体构造者都必须实现的方法，包括设置USB接口数、显示设备及按键布局，并最终完成产品的制造。两个具体的建造者LenovoComputerBuilder和MacComputerBuilder继承自上述的BuilderInterface并实现了各自的构建逻辑来生产联想与苹果品牌的电脑产品。同时，计算机指挥器类ComputerDirector通过makeComputer()方法根据传递给它的具体构造者的实例设置各种配件数量以及其它可选配置，并最终生成一个完整的计算机对象。客户端代码通过创建特定的建造者实例并将它们提供给指令者类以获得所需的产品形式；这种方式使生产逻辑与客户使用端解耦，从而简化了构建过程和产品的细节。该模式的优点在于： - 支持逐步构造复杂的物体。 - 封装并隐藏了生成的具体步骤。 - 提供了一种控制产品创建方式的方法。 - 允许不同的表示方案的产品对象的产生。 - 增强系统的灵活性及可扩展性。然而，其缺点包括： - 如果产品的构建过程相对简单，则使用该模式可能会增加不必要的复杂度。 - 客户端可能需要更多的时间来理解如何应用这种设计模型。

设计模式之创建型-单例模式.md

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本文详细介绍了软件设计模式中的创建型模式之一——单例模式。通过讲解其原理、应用场景以及实现方式，帮助读者掌握如何正确地在项目中运用该模式以确保一个类仅有一个实例，并提供全局访问点。单例模式是软件设计模式的一种创建型模式，其目的是确保一个类在任何时候都只有一个实例，并提供全局访问点供外部程序使用。 ## 单例模式的定义单例模式是一种常用的设计方式，通过这种方式可以保证系统中的某个类仅有一个实例存在，并且自行初始化并向整个应用提供这个唯一的对象。这种设计方法在计算机系统中被广泛应用，例如用于线程池、缓存机制、日志管理器以及打印机等设备的对象创建。 ## 单例模式的应用场景当程序需要共享特定的单个对象时可以采用这种方式，比如管理系统配置信息、数据库连接或日志记录等功能。这些情况下如果生成多个实例可能导致系统行为异常或者资源浪费。 ## 单例模式的不同实现方式 ### 饿汉式初始化这是最简单的单例创建方法，在类加载的同时完成初始化工作。然而在多线程环境中，这种设计可能不安全，但如果不需要延迟加载且初始化过程较快，则可以使用这种方法来简化代码结构。 ### 懒惰式（懒汉）单例模式该模式下对象的实例化仅发生在第一次请求时，并非一开始就创建好所有需要的对象。但在并发环境下如果没有适当的同步机制可能会导致多个实例被生成，因此通常需要额外措施确保线程安全问题得以解决。 ### 双重检查锁定技术这是懒惰式初始化的一种改进版本，在首次访问类的时候才进行真正的对象构造工作；同时为了避免重复的创建过程，它使用了双重检查模式来保证只会发生一次实际的对象实例化操作。这种方式既节省资源又确保线程安全。 ### 使用静态内部类实现单例这种方案通过利用Java语言中的类加载机制，在需要时才会去初始化单例对象，并且只会在第一次访问该类的时候进行，因此能够做到延迟加载同时避免了多线程环境下的并发问题。这种方式不仅实现了懒惰初始化的特性还保证了解决方案的安全性。 ### 枚举类型实现 Java枚举类型的定义天然满足单例模式的要求：它们是线程安全且仅会被实例化一次。利用这一特点，可以非常简便地创建出可靠的单例对象而无需担心传统方法中的各种复杂问题和潜在风险。 ## 面临的问题与挑战 ### 反序列化威胁如果一个类实现了`Serializable`接口并允许反序列化操作，则可能破坏单一实例的特性。为了解决这个问题，可以在该类中重写`readResolve()`方法来返回已经存在的唯一实例而不是创建新的对象。 ### 反射机制滥用 Java反射API提供了获取私有构造函数的能力，这可能导致违反单例规则的情况发生——即使构造函数被声明为private也不例外。为了防止这种情况的发生，在设计时需要加入额外的逻辑以阻止通过反射手段生成多个相同的实例。

软件设计模式-秋季2021-实验1-创建型模式实验报告含源码及类图.zip

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本文件为《软件设计模式》课程秋季学期2021年实验一的报告，涵盖创建型设计模式的内容，包含详细的源代码和类图。软件设计模式-2021秋-实验1-创建型模式实验报告附源码和类图.zip包括工厂方法模式、建造者模式、抽象工厂模式和单例模式的内容。

设计模式之创建型_工厂方法模式.md

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本文详细介绍了设计模式中的工厂方法模式，属于创建型模式的一种，讲解了其原理、应用及优点。适合希望深入了解面向对象编程设计模式的读者阅读。工厂方法模式属于创建型设计模式的一种，其核心在于定义一个用于生成对象的接口，并让子类决定实例化哪个具体的类。这使得创建过程更加灵活，符合“开闭原则”——对扩展开放、对修改封闭。应用工厂方法模式的情景通常包括： 1. 当系统无法预先确定需要创建哪种具体类型的对象时。 2. 需要由子类指定应该创建何种类型的产品实例的情况。 3. 创建产品责任被委托给多个帮助类，而哪一个是代理者的信息应保持局部化。该模式涉及的主要角色有： - 抽象产品（AbstractProduct）：定义所有具体产品的公共接口或抽象基类。 - 具体产品（ConcreteProduct）：实现抽象产品的各个子类型。 - 抽象工厂（AbstractFactory）：声明用于创建各种不同类型的产品的方法，通常返回一个抽象类型的实例。 - 具体工厂（ConcreteFactory）：提供具体的工厂方法来生成对应的具体产品对象。例如，在定义的示例中，有一个名为`Computer`的抽象产品类及其两个具体实现`Computer4Mac`和`Computer4Mi`。此外还有一个叫做`ComputerFactory`的抽象工厂接口，其中包含一个用于创建计算机实例的方法；而具体的子工厂如`ComputerFactory4Mac`、 `ComputerFactory4Mi`则负责生成特定品牌的电脑。客户端代码通过调用相应的具体工厂类来获取所需的产品对象，从而避免了直接与具体产品类型进行交互。这种方式不仅简化了程序设计，并且使得系统能够更好地适应变化的需求：当需要添加新的产品时，只需增加新的具体产品和工厂类即可，而无需改动现有的其他部分。尽管如此，使用此模式也会带来一些缺点： - 它会引入更多的类到项目中去。 - 对于简单的对象创建任务来说，采用该模式可能会导致代码变得过于复杂化。因此，在实际开发过程中，当遇到复杂的对象生成逻辑或需要集中控制对象的创建过程时，可以考虑运用工厂方法模式。这有助于提高系统的灵活性、可维护性和扩展性，并且让业务逻辑与产品实例化的实现相分离。

23种设计模式（创建型、结构型、行为型）

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本书全面介绍了面向对象设计中的23种经典设计模式，涵盖了创建型、结构型和行为型三大类，帮助读者提升软件设计的能力与灵活性。创建型模式包括： 1. 单件模式（Singleton Pattern） 2. 抽象工厂（Abstract Factory） 3. 建造者模式(Builder) 4. 工厂方法模式（Factory Method) 5. 原型模式(Prototype) 结构型模式包含以下几种： 6. 适配器模式(Adapter Pattern) 7. 桥接模式(Bridge Pattern) 8. 装饰模式(Decorator Pattern) 9. 组合模式(Composite Pattern) 10. 外观模式(Facade Pattern) 11. 享元模式(Flyweight Pattern) 12. 代理模式(Proxy Pattern) 13. 模板方法(Template Method) 14. 命令模式(Command Pattern) 15. 迭代器模式(Iterator Pattern) 行为型设计模式有： 16. 观察者模式(Observer Pattern） 17. 解释器模式(Interpreter Pattern) 18. 中介者模式(Mediator Pattern) 19. 职责链模式(Chain of Responsibility Pattern) 20. 备忘录模式(Memento Pattern) 21. 策略模式(Strategy Pattern) 22. 访问者模式(Visitor Pattern) 23. 状态模式(State Pattern)

构建型设计模式.doc

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《构建型设计模式》探讨了在软件开发中用于创建复杂对象结构的设计模式。文档详细解析了几种常见的构建型模式，并提供了实际应用案例和代码示例，旨在帮助开发者更好地理解和运用这些模式来提高编程效率与代码质量。单例模式可以用于实现网站计算器的功能；原型模式可以通过克隆一个图形对象（例如圆形和矩形）来创建新的实例；抽象工厂模式适用于手机主题的切换场景；建造者模式可用于构建复杂的儿童餐组合；而使用工厂方法模式则能有效地支持四则运算计算器的设计与实现。