中南大学软件体系结构实验五解读

《软件体系结构》 实验报告 项目名称 结构型和行为型设计模式实验 专业班级 软件工程1203 学 号 姓 名 实验成绩： 批阅教师： 2014年 12月 24 日 1

实验5 结构型和行为型设计模式实验

实验学时： 2 每组人数： 1

实验类型： 3 （1：基础性 2：综合性 3：设计性 4：研究性） 实验要求： 1 （1：必修 2：选修 3：其它）

实验类别： 3 （1：基础 2：专业基础 3：专业 4：其它）

一、实验目的

熟练使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的结构型和行为型设计模式，包括代理模式、职责链模式和命令模式，理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。

二、实验内容

1. 在某应用软件中需要记录业务方法的调用日志，在不修改现有业务类的基础上为每一个类提供一个日志记录代理类，在代理类中输出日志，例如在业务方法method()调用之前输出“方法method()被调用，调用时间为2014-11-5 10:10:10”，调用之后如果没有抛异常则输出“方法method()调用成功”，否则输出“方法method()调用失败”。在代理类中调用真实业务类的业务方法，使用代理模式设计该日志记录模块的结构，绘制类软图并编程模拟实现。

2. 某软件公司承接了某信息咨询公司的收费商务信息查询系统的开发任务，该系统的基本需求如下：

(1) 在进行商务信息查询之前用户需要通过身份验证，只有合法用户才能够使用该查询系统；

(2) 在进行商务信息查询时系统需要记录查询日志，以便根据查询次数收取查询费用。 该软件公司开发人员已完成了商务信息查询模块的开发任务，现希望能够以一种松耦合的方式向原有系统增加身份验证和日志记录功能，客户端代码可以无区别地对待原始的商务信息查询模块和增加新功能之后的商务信息查询模块，而且可能在将来还要在该信息查询模块中增加一些新的功能。

试使用代理模式设计并编程模拟实现该收费商务信息查询系统。【提示：使用保护代理和智能引用代理】

3. 某企业的SCM(Supply Chain Management，供应链管理)系统中包含一个采购审批子系统。该企业的采购审批是分级进行的，即根据采购金额的不同由不同层次的主管人员来审批，主任可以审批5万元以下（不包括5万元）的采购单，副董事长可以审批5万元至10万元（不包括10万元）的采购单，董事长可以审批10万元至50万元（不包括50万元）的采购单，50万元及以上的采购单就需要开董事会讨论决定。如下图所示：

2

金额＜5万元5万元≤金额＜10万元10万元≤金额＜50万元金额≥50万元采购单采购人员主任副董事长董事长董事会

试使用职责链模式设计并实现该系统。

4. 某公司欲开发一个软件系统的在线文档帮助系统，用户可以在任何一个查询上下文中输入查询关键字，如果当前查询环境下没有相关内容，则系统会将查询按照一定的顺序转发给其他查询环境。基于上述需求，试采用职责链模式对该系统进行设计。

5. 房间中的开关就是命令模式的一个实例，现用命令模式来模拟开关的功能，可控制对象包括电灯和电风扇，绘制相应的类图并编程模拟实现。

6. 某软件公司欲开发一个基于Windows平台的公告板系统。系统提供一个主菜单(Menu)，在主菜单中包含了一些菜单项(MenuItem)，可以通过Menu类的addMenuItem()方法增加菜单项。菜单项的主要方法是click()，每一个菜单项包含一个抽象命令类，具体命令类包括OpenCommand(打开命令)，CreateCommand(新建命令)，EditCommand(编辑命令)等，命令类具有一个execute()方法，用于调用公告板系统界面类(BoardScreen)的open()、create()、edit()等方法。现使用命令模式设计该系统，使得MenuItem类与BoardScreen类的耦合度降低，绘制类图并编程实现。

三、实验要求

1. 结合实例，正确无误地绘制代理模式、职责链模式和命令模式的模式结构图； 2. 使用任意一种面向对象编程语言实现代理模式、职责链模式和命令模式实例，代码运行正确无误。

四、实验步骤

1. 结合实例，使用PowerDesigner绘制代理模式实例结构图并用面向对象编程语言实现该模式实例；

2. 结合实例，使用PowerDesigner绘制代理模式实例结构图并用面向对象编程语言实现该模式实例；

3. 结合实例，使用PowerDesigner绘制职责链模式实例结构图并用面向对象编程语言实现该模式实例；

4. 结合实例，使用PowerDesigner绘制职责链模式实例结构图并用面向对象编程语言实现该模式实例；

3

5. 结合实例，使用PowerDesigner绘制命令模式实例结构图并用面向对象编程语言实现该模式实例；

6. 结合实例，使用PowerDesigner绘制命令模式实例结构图并用面向对象编程语言实现该模式实例。

五、实验结果

1. 类图：

public class Client { } public interface AbstractLog { } public class ProxyLog implements AbstractLog{

实现代码：

public static void main(String[] args) { } AbstractLog abstractLog = (AbstractLog)XMLUtil.getBean(); abstractLog.method(); public void method(); private RealLog realLog; public ProxyLog(){ } @Override 4

realLog = new RealLog(); } public void method() { } public void preMethod() { } public void postRequest(){ } System.out.println(\方法method()调用成功\System.out.println(\方法method()被调用\// TODO Auto-generated method stub preMethod(); realLog.method(); postRequest(); public class RealLog implements AbstractLog{ } ProxyLog @Override public void method() { } // TODO Auto-generated method stub System.out.println(\方法method()执行中\ 5

2. 类图：

public class Client {

实现代码：

public static void main(String[] args) { AbstractQuery abstractQuery = (AbstractQuery)XMLUtil.getBean(); abstractQuery.query(); System.out.println(\6

} } abstractQuery.setPermission(1); abstractQuery.query(); public interface AbstractQuery { } public class RealQuery implements AbstractQuery{ } public class ProxyQuery implements AbstractQuery{ private RealQuery realQuery; @Override public void queryLog() { } // TODO Auto-generated method stub @Override public void setPermission(int permission) { } // TODO Auto-generated method stub @Override public void query() { } // TODO Auto-generated method stub System.out.println(\该用户查询次数加1\public void query(); public void setPermission(int permission); public void queryLog(); 7

} private int permission; public ProxyQuery(){ } @Override public void query() { } public void setPermission(int permission) { } public void identify() { } public void queryLog(){ } System.out.println(\记录查询日志\if (permission == 0) { System.out.println(\用户没有查询的权限\this.permission = permission; // TODO Auto-generated method stub identify(); realQuery = new RealQuery(); permission = 0; }else{ } realQuery.query(); queryLog(); ProxyQuery 8

3. 类图：

实现代码： public class Client { public static void main(String[] args) { Leader leader1,leader2,leader3,leader4; leader1 = new BoardOfDirectors(); leader2 = new Chairman(); leader3 = new ViceChairman(); leader4 = new Director(); 9

} } leader4.setSuccessor(leader3); leader3.setSuccessor(leader2); leader2.setSuccessor(leader1); PhuraseRequest phuraseRequest1,phuraseRequest2,phuraseRequest3,phuraseRequest4; phuraseRequest1 = new PhuraseRequest(4); phuraseRequest2 = new PhuraseRequest(9); phuraseRequest3 = new PhuraseRequest(46); phuraseRequest4 = new PhuraseRequest(60); leader4.handleRequest(phuraseRequest1); leader4.handleRequest(phuraseRequest2); leader4.handleRequest(phuraseRequest3); leader4.handleRequest(phuraseRequest4); public abstract class Leader { } public class PhuraseRequest { public int getPhurasePrice() { return phurasePrice; private int phurasePrice = 0; public PhuraseRequest(int phurasePrice){ } this.phurasePrice = phurasePrice; public void setSuccessor(Leader successor) { this.successor = successor; protected String name; protected Leader successor; public abstract void handleRequest(PhuraseRequest request); } 10

} } public void setPhurasePrice(int phurasePrice) { } this.phurasePrice = phurasePrice; public class Director extends Leader{ @Override public void handleRequest(PhuraseRequest request) { // TODO Auto-generated method stub if (request.getPhurasePrice()<5) { System.out.println(\主任审批通过\审批金额为： \ } public class ViceChairman extends Leader{ @Override public void handleRequest(PhuraseRequest request) { // TODO Auto-generated method stub if (request.getPhurasePrice()<10) { System.out.println(\副董事长审批通过\审批金额为： } }else { } if(this.successor!=null){ } this.successor.handleRequest(request); \ }else { if(this.successor!=null){ this.successor.handleRequest(request); 11

} } } } public class Chairman extends Leader{ @Override public void handleRequest(PhuraseRequest request) { // TODO Auto-generated method stub if (request.getPhurasePrice()<50) { System.out.println(\董事长审批通过\审批金额为： \ } public class BoardOfDirectors extends Leader{ }

@Override public void handleRequest(PhuraseRequest request) { } // TODO Auto-generated method stub System.out.println(\数额较大，董事会讨论后再做决定\ } }else { } if(this.successor!=null){ } this.successor.handleRequest(request); 12

4. 类图：

/*********************************************************************** * Module: QueryRequest.java * Author: zxh * Purpose: Defines the Class QueryRequest ***********************************************************************/ 13

import java.util.*; /** @pdOid 4e220f24-3dbf-407c-aae7-0a86899cefb4 */ public class QueryRequest { /** @pdOid 84ba45ef-06a1-4f63-8d3b-1b18fa116140 */ private String queryKey; /** @pdOid 5b785384-1a48-456a-9ad4-a2571767567b */ public String getQueryKey() { return queryKey; } /** @param newQueryKey * @pdOid 4674578e-a00f-497e-bb60-56e1beb82330 */ public void setQueryKey(String newQueryKey) { queryKey = newQueryKey; } /** @param queryKey * @pdOid b719ff48-1a7a-4840-bda3-dc8f8a6ce13a */ public void queryRequest(String queryKey) { // TODO: implement } } /*********************************************************************** * Module: Paragraph.java * Author: zxh * Purpose: Defines the Class Paragraph ***********************************************************************/ import java.util.*; /** @pdOid 9ae7099f-e76a-41bd-968c-11c095a29790 */ public class Paragraph extends Context { 14

/** @param request * @pdOid 8965c152-c6be-4bdc-8f62-51a30d452723 */ public void handleRequest(QueryRequest request) { // TODO: implement } } /*********************************************************************** * Module: Essay.java * Author: zxh * Purpose: Defines the Class Essay ***********************************************************************/ import java.util.*; /** @pdOid 287918b6-621f-47bc-9021-bbd5d42333f1 */ public class Essay extends Context { /** @param request * @pdOid 492641e0-df9b-4937-b8de-d81e7eb8cd9a */ public void handleRequest(QueryRequest request) { // TODO: implement } } /*********************************************************************** * Module: Context.java * Author: zxh * Purpose: Defines the Class Context ***********************************************************************/ import java.util.*; /** @pdOid 81ad714e-b1a6-4b8f-9b13-9f0310e3959d */ public class Context { /** @pdOid 72000b24-0a7b-410a-94d8-cceebd35349e */ 15

protected Context successor; /** @pdRoleInfo migr=no name=Context assc=association1 type=Aggregation */ public Context contextB; /** @pdOid 5d2dca0a-ffd4-4e70-9373-4576d02b959d */ public void setSuccessor() { // TODO: implement } /** @param request * @pdOid 983548e8-64cd-42e5-9f62-c74fb1e4c027 */ public void handleRequest(QueryRequest request) { // TODO: implement } } /*********************************************************************** * Module: Sentence.java * Author: zxh * Purpose: Defines the Class Sentence ***********************************************************************/ import java.util.*; /** @pdOid 826d3c00-8fd4-4c26-81ca-1b51299b726d */ public class Sentence extends Context { /** @param request * @pdOid c86cba07-17d2-4250-a8c5-5e1f07ea9878 */ public void handleRequest(QueryRequest request) { // TODO: implement } }

5. 类图：

16

public class Client { public static void main(String[] args) { AbstractCommand openFanCommand = new openFanCommand(); AbstractCommand closeFanCommand = new closeFanCommand(); AbstractCommand openLightCommand = new openLightCommand(); AbstractCommand closeLightCommand = new closeLightCommand(); Controller controller = new Controller(openFanCommand, closeFanCommand, 实现代码：

openLightCommand, closeLightCommand); } public class Controller { private AbstractCommand openFanCommand; private AbstractCommand closeFanCommand; private AbstractCommand openLightCommand; private AbstractCommand closeLightCommand; } controller.openFan(); controller.closeFan(); controller.openLight(); controller.closeLight(); 17

public Controller(AbstractCommand openFanCommand,AbstractCommand closeFanCommand, { } public class closeFanCommand extends AbstractCommand{ private Fan fan; public closeFanCommand() { } @Override public void excute() { // TODO Auto-generated method stub fan.close(); // TODO Auto-generated constructor stub fan = new Fan(); } public void openFan(){ } public void closeFan(){ } public void openLight(){ } public void closeLight(){ } closeLightCommand.excute(); openLightCommand.excute(); closeFanCommand.excute(); openFanCommand.excute(); // TODO Auto-generated constructor stub this.openFanCommand = openFanCommand; this.closeFanCommand = closeFanCommand; this.openLightCommand = openLightCommand; this.closeLightCommand = closeLightCommand; AbstractCommand openLightCommand,AbstractCommand closeLightCommand) 18

} } public class openFanCommand extends AbstractCommand{ } public class closeLightCommand extends AbstractCommand{ } public class openLightCommand extends AbstractCommand{ private Light light; public openLightCommand() { // TODO Auto-generated constructor stub private Light light; public closeLightCommand() { } @Override public void excute() { } // TODO Auto-generated method stub light.close(); // TODO Auto-generated constructor stub light = new Light(); private Fan fan; public openFanCommand() { } @Override public void excute() { } // TODO Auto-generated method stub fan.open(); // TODO Auto-generated constructor stub fan = new Fan(); 19

} } light = new Light(); @Override public void excute() { } // TODO Auto-generated method stub light.open(); public abstract class AbstractCommand { } public class Fan { } public class Light { } public void open(){ } public void close(){ } System.out.println(\真的勇士敢于面对无边的黑暗，然后我就给他关了灯\System.out.println(\上帝说要有光，然后就开了灯\public void open(){ } public void close(){ } System.out.println(\连风扇都吹不起了\System.out.println(\开不起空调，只能吹风扇了\public abstract void excute(); 20

6. 类图：

实现代码：

import java.util.ArrayList; public class Menu {

private static ArrayList menuItemList = new ArrayList(); public static void addMenuItem(MenuItem menuItem){ } public static void main(String[] args) { AbstractCommand openCommand,createCommand,editCommand; openCommand = new OpenCommand(); createCommand = new CreateCommand(); 21

menuItemList.add(menuItem); } } editCommand = new EditCommand(); MenuItem menuItem1,menuItem2,menuItem3; menuItem1 = new MenuItem(); menuItem2 = new MenuItem(); menuItem3 = new MenuItem(); menuItem1.setCommand(openCommand); menuItem2.setCommand(createCommand); menuItem3.setCommand(editCommand); menuItemList.add(menuItem1); menuItemList.add(menuItem2); menuItemList.add(menuItem3); for (MenuItem menuItem : menuItemList) { } menuItem.click(); public class MenuItem { } public class EditCommand extends AbstractCommand{ private BoardScreen boardScreen; public EditCommand(){ } @Override boardScreen = new BoardScreen(); private AbstractCommand command; public void click(){ } public void setCommand(AbstractCommand command){ } this.command = command; command.excute(); 22

} public void excute() { } // TODO Auto-generated method stub boardScreen.edit(); public class CreateCommand extends AbstractCommand{ } public class OpenCommand extends AbstractCommand{ } public abstract class AbstractCommand { } public abstract void excute(); private BoardScreen boardScreen; public OpenCommand(){ } @Override public void excute() { } // TODO Auto-generated method stub boardScreen.open(); boardScreen = new BoardScreen(); private BoardScreen boardScreen; public CreateCommand(){ } @Override public void excute() { } // TODO Auto-generated method stub boardScreen.create(); boardScreen = new BoardScreen(); 23

public abstract class AbstractCommand { } public class BoardScreen { } public void open(){ } public void create(){ } public void edit(){ } System.out.println(\编辑\System.out.println(\新建\System.out.println(\打开\public abstract void excute();

六、实验小结

结合实践进一步学习了几种常见的结构型和行为型设计模式，包括代理模式、职责链模式和命令模式，理解了每一种设计模式的模式动机，掌握了模式结构，学会了如何使用代码

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实现这些模式。

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