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設計模式課程設計報告
通過(guò)這次課程設計使我們都更加懂得并親身體會(huì )到了理論與實(shí)際相結合的重要性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結合起來(lái)，從實(shí)踐中得出結論，才能真正為社會(huì )服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨立思考的能力。以下是小編整理的設計模式課程設計報告，歡迎閱讀。
一、問(wèn)題要求及任務(wù)描述
設計模式課程作業(yè)要求獨立制作一個(gè)軟件，功能是實(shí)現23種模式的定義、優(yōu)缺點(diǎn)以及顯示示例代碼。
�。ㄒ唬�、題目要求
設計軟件，將23種設計模式結合，要能夠顯示每種模式的定義、優(yōu)缺點(diǎn)以及舉例說(shuō)明例子，加上簡(jiǎn)單的代碼說(shuō)明。
�。ǘ�、主要任務(wù)
主要是選擇一種工具，實(shí)現顯示的功能，整理各種模式的定義，概念、使用情況、以及選擇模式實(shí)例，代碼實(shí)現；
�。ㄈ�、典型實(shí)例實(shí)現（任選三個(gè)分屬于不同設計模式的實(shí)例）
1、單例模式 定義與結構
單例模式的意思就是只有一個(gè)實(shí)例。單例模式確保某一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例，而且自行實(shí)例化并向整個(gè)系統提供這個(gè)實(shí)例。這個(gè)類(lèi)稱(chēng)為單例類(lèi)。 單例模式的要點(diǎn)
顯然單例模式的要點(diǎn)有三個(gè)；一是某個(gè)類(lèi)只能有一個(gè)實(shí)例；二是它必須自行創(chuàng )建這個(gè)實(shí)例；三是它必須自行向整個(gè)系統提供這個(gè)實(shí)例。在下面的對象圖中，有一個(gè)單例對象，而客戶(hù)甲\、客戶(hù)乙和客戶(hù)丙\是單例對象的三個(gè)客戶(hù)對象�？梢钥吹�，所有的客戶(hù)對象共享一個(gè)單例對象。而且從單例對象到自身的連接線(xiàn)可以看出，單例對象持有對自己的引用。靜態(tài)變量(這是c/c++的叫法，其他語(yǔ)言或有不同)是實(shí)現單例模式的要素。 單例模式的2種方式：餓漢式，懶漢式
單例模式屬于對象創(chuàng )建型模式，其意圖是保證一個(gè)類(lèi)僅有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)它的全局訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)。對一些類(lèi)來(lái)說(shuō)，只有一個(gè)實(shí)例是很重要的，雖然系統中可以有許多打印機，但卻只應該有一個(gè)打印機假脫機，只應該有一個(gè)文件系統和一個(gè)窗口管理器，一個(gè)數字濾波器只能有一個(gè)A/D轉換器，一個(gè)會(huì )計系統只能專(zhuān)用于一個(gè)公司。怎樣才能保證一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例并且這個(gè)實(shí)例易于被訪(fǎng)問(wèn)，一個(gè)全局變量使得一個(gè)對象可以被訪(fǎng)問(wèn)，但它不能防止你實(shí)例化多個(gè)對象，一個(gè)更好的方法是讓類(lèi)自身負責保存他的唯一實(shí)例。這個(gè)類(lèi)可以保證沒(méi)有其他實(shí)例可以被創(chuàng )建，并且它可以提供一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)該實(shí)例的方法，這就是Singleton模式。
一個(gè)產(chǎn)生隨機數的例子，整個(gè)應用程序中只需要一個(gè)類(lèi)的實(shí)例來(lái)產(chǎn)生隨機數，客戶(hù)端程序從類(lèi)中獲取這個(gè)實(shí)例，調用這個(gè)實(shí)例的方法nextInt()，公用的方法訪(fǎng)問(wèn)需要進(jìn)行同步，這是單例模式需要解決的同步問(wèn)題。
2、工廠(chǎng)方法模式 定義與結構
工廠(chǎng)方法模式的意義是定義一個(gè)創(chuàng )建產(chǎn)品對象的工廠(chǎng)接口，將實(shí)際創(chuàng )建工作推遲到子類(lèi)當中。核心工廠(chǎng)類(lèi)不再負責產(chǎn)品的創(chuàng )建，這樣核心類(lèi)成為一個(gè)抽象工廠(chǎng)角色，僅負責具體工廠(chǎng)子類(lèi)必須實(shí)現的接口，這樣進(jìn)一步抽象化的好處是使得工廠(chǎng)方法模式可以使系統在不修改具體工廠(chǎng)角色的情況下引進(jìn)新的產(chǎn)品。
工廠(chǎng)方法模式是簡(jiǎn)單工廠(chǎng)模式的衍生，解決了許多簡(jiǎn)單工廠(chǎng)模式的問(wèn)題。首先完全實(shí)現‘開(kāi)－閉 原則’，實(shí)現了可擴展。其次更復雜的層次結構，可以應用于產(chǎn)品結果復雜的場(chǎng)合。
工廠(chǎng)方法模式的對簡(jiǎn)單工廠(chǎng)模式進(jìn)行了抽象。有一個(gè)抽象的Factory類(lèi)（可以是抽象類(lèi)和接口），這個(gè)類(lèi)將不在負責具體的產(chǎn)品生產(chǎn)，而是只制定一些規范，具體的生產(chǎn)工作由其子類(lèi)去完成。在這個(gè)模式中，工廠(chǎng)類(lèi)和產(chǎn)品類(lèi)往往可以依次對應。即一個(gè)抽象工廠(chǎng)對應一個(gè)抽象產(chǎn)品，一個(gè)具體工廠(chǎng)對應一個(gè)具體產(chǎn)品，這個(gè)具體的工廠(chǎng)就負責生產(chǎn)對應的產(chǎn)品。
適用情況
第一種情況是對于某個(gè)產(chǎn)品，調用者清楚地知道應該使用哪個(gè)具體工廠(chǎng)服務(wù)，實(shí)例化該具體工廠(chǎng)，生產(chǎn)出具體的產(chǎn)品來(lái)。Java Collection中的iterator() 方法即屬于這種情況。
第二種情況，只是需要一種產(chǎn)品，而不想知道也不需要知道究竟是哪個(gè)工廠(chǎng)為生產(chǎn)的，即最終選用哪個(gè)具體工廠(chǎng)的決定權在生產(chǎn)者一方，它們根據當前系統的情況來(lái)實(shí)例化一個(gè)具體的工廠(chǎng)返回給使用者，而這個(gè)決策過(guò)程這對于使用者來(lái)說(shuō)是透明的。 優(yōu)缺點(diǎn)
首先，良好的封裝性，代碼結構清晰。一個(gè)對象創(chuàng )建是有條件約束的，如一個(gè)調用者需要一個(gè)具體的產(chǎn)品對象，只要知道這個(gè)產(chǎn)品的類(lèi)名（或約束字符串）就可以了，不用知道創(chuàng )建對象的艱辛過(guò)程，減少模塊間的耦合。
其次，工廠(chǎng)方法模式的擴展性非常優(yōu)秀。在增加產(chǎn)品類(lèi)的情況下，只要適當地修改具體的工廠(chǎng)類(lèi)或擴展一個(gè)工廠(chǎng)類(lèi)，就可以完成“擁抱變化”。例如在我們的例子中，需要增加一個(gè)棕色人種，則只需要增加一個(gè)BrownHuman類(lèi)，工廠(chǎng)類(lèi)不用任何修改就可完成系統擴展。 再次，屏蔽產(chǎn)品類(lèi)。這一特點(diǎn)非常重要，產(chǎn)品類(lèi)的實(shí)現如何變化，調用者都不需要關(guān)心，它只需要關(guān)心產(chǎn)品的接口，只要接口保持不表，系統中的上層模塊就不要發(fā)生變化，因為產(chǎn)品類(lèi)的實(shí)例化工作是由工廠(chǎng)類(lèi)負責，一個(gè)產(chǎn)品對象具體由哪一個(gè)產(chǎn)品生成是由工廠(chǎng)類(lèi)決定的。在數據庫開(kāi)發(fā)中，大家應該能夠深刻體會(huì )到工廠(chǎng)方法模式的好處：如果使用JDBC連接數據庫，數據庫從MySql切換到Oracle，需要改動(dòng)地方就是切換一下驅動(dòng)名稱(chēng)（前提條件是SQL語(yǔ)句是標準語(yǔ)句），其他的都不需要修改，這是工廠(chǎng)方法模式靈活性的一個(gè)直接案。 最后，工廠(chǎng)方法模式是典型的解耦框架。高層模塊值需要知道產(chǎn)品的抽象類(lèi)，其他的實(shí)現類(lèi)都不用關(guān)心，符合迪米特原則，我不需要的就不要去交流；也符合依賴(lài)倒轉原則，只依賴(lài)產(chǎn)品類(lèi)的抽象；當然也符合里氏替換原則，使用產(chǎn)品子類(lèi)替換產(chǎn)品父類(lèi)，沒(méi)問(wèn)題！
3、備忘錄模式
定義與結構
備忘錄（Memento）模式又稱(chēng)標記（Token）模式。GOF給備忘錄模式的定義為：在不破壞封裝性的前提下，捕獲一個(gè)對象的內部狀態(tài)，并在該對象之外保存這個(gè)狀態(tài)。這樣以后就可將該對象恢復到原先保存的狀態(tài)。
從定義可以看出備忘錄模式是專(zhuān)門(mén)來(lái)存放對象歷史狀態(tài)的，這對于很好的實(shí)現undo、redo功能有很大的幫助。所以在命令模式中undo、redo功能可以配合備忘錄模式來(lái)實(shí)現。
適用情況
使用了備忘錄模式來(lái)實(shí)現保存對象的歷史狀態(tài)可以有效地保持封裝邊界。使用備忘錄可以避免暴露一些只應由“備忘發(fā)起角色”管理卻又必須存儲在“備忘發(fā)起角色”之外的信息。把“備忘發(fā)起角色”內部信息對其他對象屏蔽起來(lái), 從而保持了封裝邊界。
但是如果備份的“備忘發(fā)起角色”存在大量的信息或者創(chuàng )建、恢復操作非常頻繁，則可能造成很大的開(kāi)銷(xiāo)。
GOF在《設計模式》中總結了使用備忘錄模式的前提：
1) 必須保存一個(gè)對象在某一個(gè)時(shí)刻的(部分)狀態(tài), 這樣以后需要時(shí)它才能恢復到先前的狀態(tài)。
2) 如果一個(gè)用接口來(lái)讓其它對象直接得到這些狀態(tài)，將會(huì )暴露對象的實(shí)現細節并破壞對象的封裝性。 優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：使用備忘錄模式，可以避免暴露一些只應由源發(fā)器管理卻又必須存儲在源發(fā)器之外的信息，而且能夠在對象需要時(shí)恢復到先前的狀態(tài)。
缺點(diǎn)：使用備忘錄可能代價(jià)很高。如果源發(fā)器在生成備忘錄時(shí)必須復制并存儲大量的信息，或者客戶(hù)非常頻繁地創(chuàng )建備忘錄和恢復源發(fā)器狀態(tài)，可能會(huì )導致非常大的開(kāi)銷(xiāo)。
1)備忘錄（Memento）角色：備忘錄角色存儲“備忘發(fā)起角色”的內部狀態(tài)�！皞渫l(fā)起角色”根據需要決定備忘錄角色存儲“備忘發(fā)起角色”的哪些內部狀態(tài)。為了防止“備忘發(fā)起角色”以外的其他對象訪(fǎng)問(wèn)備忘錄。備忘錄實(shí)際上有兩個(gè)接口，“備忘錄管理者角色”只能看到備忘錄提供的窄接口——對于備忘錄角色中存放的屬性是不可見(jiàn)的�！皞渫l(fā)起角色”則能夠看到一個(gè)寬接口——能夠得到自己放入備忘錄角色中屬性。
2)備忘發(fā)起（Originator）角色：“備忘發(fā)起角色”創(chuàng )建一個(gè)備忘錄，用以記錄當前時(shí)刻它的內部狀態(tài)。在需要時(shí)使用備忘錄恢復內部狀態(tài)。
3)備忘錄管理者（Caretaker）角色：負責保存好備忘錄。不能對備忘錄的內容進(jìn)行操作或檢查。
三、小結
�。ㄒ唬�、問(wèn)題解決方法及程序實(shí)現小結
我的課程設計作業(yè)用的是Dreamever，即靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)。因為本身每種模式的內容相對固定，實(shí)例代碼以及uml圖片都不會(huì )有很大的變動(dòng)，而且所有模式所涉及的數據內容不多，不需要數據庫支持，所以用靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)形式顯示既方便又合理。
在制作網(wǎng)頁(yè)的過(guò)程中，開(kāi)始的思路是運用浮動(dòng)框架，但是因為每種模式代碼普遍比較多，若顯示與框架之內，整個(gè)頁(yè)面布局不夠合理，也不美觀(guān)，于是，一種模式運用兩個(gè)頁(yè)面來(lái)顯示，即合理又美觀(guān)。
但是軟件也有本身的缺陷，內容相對固定，不易改變，在變動(dòng)后不容易改變。從每個(gè)頁(yè)面回歸前一個(gè)頁(yè)面的時(shí)候可能會(huì )不方便。
學(xué)習設計模式讓我們感覺(jué)程序設計實(shí)際上是一件很有意思的事情，23種設計模式，每種模式又有自己獨特的解決思路，帶有一定的通用性。我們在發(fā)現問(wèn)題到解決問(wèn)題這個(gè)過(guò)程中，常會(huì )發(fā)現很多問(wèn)題是重復出現的，或是某個(gè)問(wèn)題的變體，外在不同，而本質(zhì)相同，這些問(wèn)題的本質(zhì)就是模式。設計模式主要是在大量變成的基礎上加以總結，以減少重復編碼。
�。ǘ�、 尚未解決的問(wèn)題及下一步工作思路
對于模板方法模式的理解還不夠，相關(guān)內容還沒(méi)有找到，對于課本上c#理解還不夠深入，應該學(xué)習用多種語(yǔ)言實(shí)現每種模式，理解其基本思想。
�。ㄈ�、 收獲
在本次課程設計中，加深了對于23種設計模式的理解和記憶，更加明白總結對于學(xué)習的重要性，在程序開(kāi)發(fā)中，重復性的東西是對于資源的一種浪費，所以在以后學(xué)習中應該在更加注重總結學(xué)習。本次的課程設計作業(yè)也能作為以后學(xué)習的一個(gè)工具，在需要復習的時(shí)候，可以回來(lái)查閱總結的內容，一舉兩得。
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