设计模式案例分析与实现

1.UML类图及Java实现

案例：某基于C/S的即时聊天系统登录模块功能描述如下：用户通过登录界面(LoginForm)输入账号和密码，系统将输入的账号和密码与存储在数据库(User)表中的用户信息进行比较，验证用户输入是否正确，如果输入正确则进入主界面(MainForm)，否则提示“输入错误”。

根据以上描述绘制即时聊天系统登录模块的类图，并用Java编程实现（模拟实现即可）。

实现类图：

代码实现结构：

实现代码：

public interface UserDao {public void findUser(String username,String password);
}
public class LoginForm {LoginBo login;public void LoginForm(UserDao userDao,User user) {login=new LoginBo();login.setUserDao(userDao);login.validate(user.getUsername(), user.getPassword());userDao.findUser(user.getUsername(), user.getPassword());}
}
public class MysqlUserDao implements UserDao{@Overridepublic void findUser(String username, String password) {// TODO Auto-generated method stubHashMap<User,String> map = new HashMap<>();map.put(new User("RAOJiSheng","0031"),"001");map.put(new User("Sony","5000"),"002");map.put(new User("Huawei","6000"),"003");Set<User> Users = map.keySet();Iterator<User> iterator = Users.iterator();while (iterator.hasNext()){User next = iterator.next();if(next.getUsername().equals(username) && next.getPassword().equals(password)) {System.out.println("登入成功！！！");return;}}System.out.println("登入失败！！");}}

运行结果：

2.面向对象设计原则的应用

案例：在某绘图软件中提供了多种大小不同的画笔(Pen)，并且可以给画笔指定不同颜色，某设计人员针对画笔的结构设计了如下类图：

通过仔细分析，设计人员发现该类图存在非常严重的问题，如果需要增加一种新的大小的笔或者增加一种新的颜色，都需要增加很多子类，如增加一种绿色，则对应每一种大小的笔都需要增加一支绿色笔，系统中类的个数急剧增加。

试根据依赖倒转原则和合成复用原则对该设计方案进行重构，使得增加新的大小的笔和增加新的颜色都较为方便。

实现类图：

代码实现结构：

实现代码：

//抽象工厂
public interface PanAbstractFactory {public Color newColor();public Size newSize();
}
//具体工厂
public class Pan1 implements PanAbstractFactory{@Overridepublic Color newColor() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("正在设置颜色....");return new Red();}@Overridepublic Size newSize() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("开始制作型号....");return new Small();}}
//抽象颜色
public interface Color {public void show();
}
//具体颜色
public class Red implements Color{@Overridepublic void show() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("涂上红色..");}}
//抽象大小
public interface Size {public void show();
}
//具体大小
public class Middle implements Size{public void show() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("制作大型号的..");}}

实现效果：

3、简单工厂模式的应用

案例1：使用简单工厂模式模拟女娲（Nvwa）造人（Person），如果传入参数M，则返回一个Man对象，如果传入参数W，则返回一个Woman对象，用Java语言实现该场景。

扩展：现需要增加一个新的Robot类，如果传入参数R，则返回一个Robot对象，对代码进行修改并注意女娲的变化。

案例2：使用简单工厂模式设计一个可以创建不同几何形状（如圆形、方形和三角形等）的绘图工具，每个几何图形都要有绘制draw()和擦除erase()两个方法，要求在绘制不支持的几何图形时，提示一个UnSupportedException。

绘制类图并使用Java语言编程模拟实现。

案例1类图实现：

排版编辑有限，以下给出部分这几模式的案例分析UML类图以及实现代码的资源获取方式，希望对大家有帮助！！！

获取资源链接：https://download.csdn.net/download/qingxiao__123456789/12511351

4.工厂模式的应用

案例：现需要设计一个程序来读取多种不同类型的图片格式，针对每一种图片格式都设计一个图片读取器(ImageReader)，如GIF图片读取器(GifReader)用于读取GIF格式的图片、JPG图片读取器(JpgReader)用于读取JPG格式的图片。图片读取器对象通过图片读取器工厂ImageReaderFactory来创建，ImageReaderFactory是一个抽象类，用于定义创建图片读取器的工厂方法，其子类GifReaderFactory和JpgReaderFactory用于创建具体的图片读取器对象。使用工厂方法模式实现该程序的设计。

5.抽象工厂模式的应用

案例：计算机包含内存RAM、CPU等硬件设备，根据下面的“产品等级结构-产品族”示意图，使用抽象工厂模式实现计算机设备创建过程并绘制相应的类图。

分析：本例用抽象工厂模式来设计计算机的两个硬件，一个是Pc由PcCPU和PcRAM组成，一个是Mac由MacCPU和MacRAM组成，可以在以上两个农场中定义一个生产CPU的方法 newCPU() 和一个生产RAM的方法 newRAM()。

6.原型模式的应用

案例：设计一个客户类Customer，其中客户地址存储在地址类Address中，用浅克隆和深克隆分别实现Customer对象的复制并比较这两种克隆方式的异同。绘制类图并编程实现。

7.单例模式的应用

案例1：世界上只有一个月亮，月亮的直径是3476.28km，无论在中国还是在美国，我们所看到的都是同一个月亮。使用单例模式实现无论我们在哪所看到的月亮是同一个月亮（饿汉单例模式、懒汉单例模式），绘制类图并编程实现。

案例2：使用单例模式的思想模拟实现数据库连接池功能，确保系统中连接类的对象只能存在有限个，如两个或三个，设计并编写代码实现一个多例类。

8、组合模式的应用

案例：某教育机构组织结构如下图所示

在该教育机构的OA系统中可以给各级办公室下发公文，现采用组合模式设计该机构的组织结构，绘制相应的类图并编程模拟实现，在客户端代码中模拟下发公文。

10、装饰器模式的应用

星巴兹（Starbuzz）是以扩张速度最快而闻名的咖啡连锁店，因为扩张速度实在太快了，他们准备更新订单系统，以合乎他们的饮料供应要求。

购买咖啡时（综合HouseBlend、深焙DarkRoast、浓缩Espresso、低咖啡因Decaf），也可以要求在其中加入各种调料，例如：蒸奶（Milk）、豆浆（Soy）、摩卡（Mocha，也就是巧克力风味）或奶泡（Whip）。星巴兹会根据所加入的调料收取不同的费用，所以订单系统必须考虑到这些调料部分。

请使用装饰器模式完成订单计费，绘制类图并编程实现。

11、迭代器模式的应用

某教务管理系统中一个班级(Class)包含多个学生(Student)，使用Java内置迭代器实现对学生信息的遍历，要求按学生年龄由大到小的次序输出学生信息。绘制类图并编程实现。

12、观察者模式的应用

某在线游戏支持多人联机对战，每个玩家都可以加入某一战队组成联盟，当战队中某一成员受到敌人攻击时将给所有盟友发送通知，盟友收到通知后将作出响应。使用观察者模式设计并实现该过程。绘制类图并编程实现。

13、策略模式的应用

某系统需要对重要数据（如用户密码）进行加密，并提供了几种加密方案（如凯撒加密、DES加密等），对该加密模块进行设计，使得用户可以动态选择加密方式。要求绘制类图并编程模拟实现

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