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结构型模式应用实验

结构型模式(Structural Pattern)描述如何将类或者对象结合在一起形成更大的结构,就像搭积木, 可以通过简单积木的组合形成复杂的、功能更为强大的结构。结构型模式可以分为类结构型模式和对象结构型模式,也可分为代理模式(Proxy)、适配器模式(Adapter)、桥接模式(Bridge)、装饰模式 (Decorator )、外观模式(Facade)、享元模式(Flyweight)和组合模式(Composite)等 7 类。

实验目的

本实验的主要目的如下。
  1. 了解 7 种“结构型模式”的定义、特点和工作原理。
  2. 理解 7 种“结构型模式”的结构、实现和应用场景。
  3. 学会应用 7 种“结构型模式”进行软件开发。

实验原理

1. 结构型模式的工作原理

结构型模式重点考虑类或对象的布局方式,其目的是将现有类或对象组成更大的结构。按照其显示方式的不同,结构型模式可分为类结构型模式和对象结构型模式。前者采用继承机制来组织接口和类,后者采用组合或聚合来组合对象。

由于组合关系和或聚合关系比继承关系耦合度低,满足“合成复用原则”,所以对象结构型模式比类结构型模式具有更大的灵活性。如果按目的来分,结构 型模式共 7 种,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。下面以代理(Proxy)模式为例,介绍其实验过程。

2. 代理模式的工作原理

代理模式是在访问对象和目标对象之间增加一个代理对象,该对象起到中介作用和保护目标对象的作用。另外,它还可以扩展目标对象的功能,并且将客户端与目标对象分离,这在一定程度上降低了系统的耦合度。

代理模式的结构比较简单,主要是通过定义一个继承抽象主题的代理来包含真实主题,从而实现对真实主题的访问,其结构图如图 1 所示。

代理模式的结构图
图1 代理模式的结构图

代理模式的主要角色如下。
  1. 抽象主题(Subject)类:通过接口或抽象类声明真实主题和代理对象实现的业务方法。
  2. 真实主题(Real Subject)类:实现了抽象主题中的具体业务,是代理对象所代表的真实对象,是最终要引用的对象。
  3. 代理(Proxy)类:提供了与真实主题相同的接口,其内部含有对真实主题的引用,它可以访问或控制或扩展真实主题的功能。

实验内容

(1) 用代理模式设计一个房产中介的模拟程序。

要求:房产中介有介绍和代售韶关碧桂园房子的权利,以及登记购房者信息权利。这里的房产中介是代理者,韶关碧桂园是真实主题。

(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。
  1. 体现“代理模式”的工作原理。
  2. 符合面向对象中的“开闭原则”和“里氏替换原则”。

实验步骤

(1) 用 UML 设计“房产中介”模拟程序的结构图。

“房产中介”模拟程序的结构图如图 2 所示。

房产中介模拟程序的结构图
图2 房产中介模拟程序的结构图

(2) 根据结构图写出“房产中介”模拟程序的源代码。

房产中介模拟程序的源代码如下。
package proxy;
import java.awt.*;
import javax.swing.*;
public class SgHouseProxy
{
    public static void main(String[] args)
    {
        HouseProxy proxy=new HouseProxy();
        proxy.display();
    }
}
//抽象主题:房主
interface HouseOwner
{
    void display();
}
//真实主题:韶关碧桂园
class SgBiguiyuan extends JFrame implements HouseOwner
{
    private static final long serialVersionUID=1L;
    public SgBiguiyuan()
    {
        super("房产中介代售韶关碧桂园房子");                    
    }
    public void display()
    {       
        this.setLayout(new GridLayout(1,1));
        JLabel l1=new JLabel(new ImageIcon("src/proxy/SgBiguiyuan.jpg"));
        this.add(l1);   
        this.pack();
        this.setVisible(true);
        this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
}
//代理:房产中介
class HouseProxy implements HouseOwner
{
    private SgBiguiyuan realSubject=new SgBiguiyuan();
    public void display()
    {
        preRequest();
        realSubject.display();
        postRequest();
    }
    public void preRequest()
    {
          System.out.println("房产中介介绍韶关碧桂园房子。");
    }
    public void postRequest()
    {
          System.out.println("房产中介登记购房者信息。");
    }
}

(3) 上机测试程序,写出运行结果。

“房产中介”模拟程序的运行结果如图 3 所示。

房产中介模拟程序的运行结果
图3 房产中介模拟程序的运行结果

(4) 按同样的步骤设计其他“结构型模式”的程序实例。

(5) 写出实验心得。

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