实验三 创建型设计模式
一、实验目的
1、掌握简单工厂模式基本结构；
2、掌握工厂模式结构与实现；
3、掌握抽象工厂模式的结构与实现；
4、理解简单工厂模式、工厂模式、抽象工厂模式的不同应用场景；
二、实验原理
1、简单工厂模式的原理
工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口，而工厂子类则负责生成具体的产品对象，目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成，即通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品类。
2、抽象工厂模式的基本结构如下图：
抽象工厂模式中的具体工厂不只是创建一种产品，它负责创建一族产品。当一个工厂等级结构，可以创建出分属于不同产品等级结构的一个产品族中的所有对象时，抽象工厂模式比工厂方法模式更为简单、更有效率。
三、实验内容
题目一：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。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。
[实验步骤]
(1)分析案例，采用简单工厂模式设计类图，确定简单工厂模式的角色。
(2)分析得到如下类图：
(3) 分析得到 Nvwa类充当工厂类，其中定义了工厂方法 makePerson()，Person类充当抽象产品类，Man、Woman和 Robot充当具体产品类。
(4) 完成全部代码，编译并运行结果。
题目一实验结果
画出的UML图如下所示：
Nvwa.java
public class Nvwa {
public Nvwa() {
}
public void finalize() throws Throwable {
}
public Person makePerson(char arg) {
switch (arg) {
case 'M':
return new Man();
case 'W':
return new Woman();
case 'R':
return new Robot();
default:
return null;
}
}
}
Person.java（接口）
public interface Person {
public void eat();
public void sleep();
}
Robot.java
public class Robot implements Person {
public Robot(){
}
public void finalize() throws Throwable {
}
public void eat(){
System.out.println("机器人吃东西");
}
public void sleep(){
System.out.println("机器人睡觉");
}
}
Woman.java
public class Woman implements Person {
public Woman(){
}
public void finalize() throws Throwable {
}
public void eat(){
System.out.println("女人吃东西");
}
public void sleep(){
System.out.println("女人睡觉");
}
}
Man.java
public class Man implements Person {
public Man(){
}
public void finalize() throws Throwable {
}
public void eat(){
System.out.println("男人吃东西");
}
public void sleep(){
System.out.println("男人睡觉");
}
}
Client.java（测试类）
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Nvwa nvwa = new Nvwa();
Person man = nvwa.makePerson('M');
man.eat();
man.sleep();
Person woman = nvwa.makePerson('W');
woman.eat();
woman.sleep();
Person robot = nvwa.makePerson('R');
robot.eat();
robot.sleep();
}
}
结果
男人吃东西
男人睡觉
女人吃东西
女人睡觉
机器人吃东西
机器人睡觉
题目二：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。
[实验步骤]
(1) 分析案例，采用抽象工厂模式设计类图，确定抽象工厂模式的角色。
(2) 分析确定类图。
分析题目需求
- 题目要求使用抽象工厂模式实现计算机（包含 CPU、RAM 等硬件设备）创建过程，并绘制相应类图。
- 首先需要确定抽象工厂、具体工厂、抽象产品和具体产品这几个角色。
确定角色
- 抽象工厂（ComputerFactory）：定义了创建
CPU和RAM的抽象方法CreateCPU()和CreateRAM()，这符合抽象工厂模式中抽象工厂的角色。 - 具体工厂（PCBuilder 和 MacBuilder）：分别实现了
ComputerFactory接口，并且具体实现了CreateCPU()和CreateRAM()方法来创建对应的产品，这是具体工厂的典型实现。 - 抽象产品（CPU 和 RAM 接口）：都定义了
display()方法，虽然方法体是void，但这符合抽象产品定义产品行为的特点。 - 具体产品（PcCPU、MacCPU、PcRAM、MacRAM）：分别实现了
CPU和RAM接口中的display()方法，这是具体产品对抽象产品功能的实现。
题目二实验结果
画出的UML图如下所示：
ComputerFactory.java（接口）
public interface ComputerFactory {
public CPU CreateCPU();
public RAM CreateRAM();
}
MacBuilder.java
public class MacBuilder implements ComputerFactory {
public MacBuilder(){
}
public void finalize() throws Throwable {
}
public CPU CreateCPU(){
return new MacCPU();
}
public RAM CreateRAM(){
return new MacRAM();
}
}
PCBuilder.java
public class PCBuilder implements ComputerFactory {
public PCBuilder(){
}
public void finalize() throws Throwable {
}
public CPU CreateCPU(){
return new PcCPU();
}
public RAM CreateRAM(){
return new PcRAM();
}
}
PcRAM.java
public class PcRAM implements RAM {
public PcRAM(){
}
public void finalize() throws Throwable {
}
public void display(){
System.out.println("我是PcRAM");
}
}
PcCPU.java
public class PcCPU implements CPU {
public PcCPU(){
}
public void finalize() throws Throwable {
}
public void display(){
System.out.println("我是PcCPU");
}
}
MacCPU.java
public class MacCPU implements CPU {
public MacCPU(){
}
public void finalize() throws Throwable {
}
public void display(){
System.out.println("我是MacCPU");
}
}
MacRAM.java
public class MacRAM implements RAM {
public MacRAM(){
}
public void finalize() throws Throwable {
}
public void display(){
System.out.println("我是MacRAM");
}
}
CPU.java（接口）
public interface CPU {
public void display();
}
RAM.java（接口）
public interface RAM {
public void display();
}
测试类Main.java
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ComputerFactory macFactory = new MacBuilder();
CPU macCPU = macFactory.CreateCPU();
RAM macRAM = macFactory.CreateRAM();
macCPU.display();
macRAM.display();
ComputerFactory pcFactory = new PCBuilder();
CPU pcCPU = pcFactory.CreateCPU();
RAM pcRAM = pcFactory.CreateRAM();
pcCPU.display();
pcRAM.display();
}
}
结果
我是MacCPU
我是MacRAM
我是PcCPU
我是PcRAM
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