[面向对象系统分析和设计综合实验报告4]面向对象程序设计实验报告

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　实验名称：实验4 设计模型实验2 学期：2017-2018学年 第二学期

　一、实验目的1．熟练使用面向对象设计原则对系统进行重构；

　2．熟练使用面向对象编程语言（JAVA或C++）实现几种常见的设计模式，包括单例模式、策略模式、装饰模式和适配器模式，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、实验要求

　1. 选择合适的面向对象设计原则对系统进行重构，正确无误地绘制重构之后的类图；

　2. 结合实例，正确无误地绘制单例模式、策略模式、装饰模式和适配器模式的结构图；

　3. 实现单例模式、策略模式、装饰模式和适配器模式，代码运行正确无误。

　三、实验内容

　1. 现实生活中，居民身份证号码具有唯一性，同一个人不允许有多个身份证号码，第一次申请身份证时将号码分配给居民，如果之后因为遗失等原因补办时，还是使用原来的身份证号码，不会产生新号码，现使用单例模式模拟该场景。

　类图

　实现代码：

　public class IdClient {

　 public static void main(String[] args) {

　 IdentityCardNo.getInstance();

　 IdentityCardNo.getInstance();

　 }

　}

　package Refactoring1;

　public class IdentityCardNo {

　 private static IdentityCardNo instance;

　 private String no;

　 private IdentityCardNo() {

　 }

　 public static IdentityCardNo getInstance() {

　 if (instance == null) {

　 System.out.println("第一次办理身份证，分配新号码");

　 instance = new IdentityCardNo();

　 instance.setNo("No6000654321");

　 System.out.println("身份证号码为：" + instance.getNo());

　 } else {

　 System.out.println("重复办理身份证,获取旧号码！");

　 }

　 return instance;

　 }

　 public String getNo() {

　 return no;

　 }

　 public void setNo(String no) {

　 this.no = no;

　 }

　}

　2. 每一麻将局都有两个骰子，因此骰子就应当是双例类。现使用多例模式模拟该场景。

　类图

　实现代码：

　import java.util.Date;

　import java.util.Random;

　public class Dice {

　 private static Dice die1 = new Dice();

　 private static Dice die2 = new Dice();

　 private Dice() {

　

　 }

　 public static Dice getInstance(int whichOne) {

　 if (whichOne == 1) {

　 return die1;

　 } else {

　 return die2;

　 }

　 }

　

　 public synchronized int dice() {

　 Date d = new Date();

　 Random r = new Random(d.getTime());

　 int value = r.nextInt();

　 value = Math.abs(value);

　 value = value % 6;

　 value += 1;

　 return value;

　 }

　}

　import java.util.Random;

　import java.util.Date;

　public class DiceClient {

　 private static Dice die1, die2;

　 public static void main(String[] args) {

　 die1 = Dice.getInstance(1);

　 die2 = Dice.getInstance(2);

　 System.out.println("第一骰子骰出: " + die1.dice());

　 System.out.println("第二骰子骰出: " + die2.dice());

　 }

　}

　3. 某软件公司为某电影院开发了一套影院售票系统，在该系统中需要为不同类型的用户提供不同的电影票(MovieTicket)打折(Discount)方式，具体打折方案如下：

　学生凭学生证可享受票价8折优惠；

　年龄在10周岁及以下的儿童可享受每张票减免10元的优惠（原始票价需大于等于20元）；

　影院VIP用户除享受票价半价优惠外还可进行积分，积分累计到一定额度可换取电影院赠送的奖品。

　该系统在将来可能还要根据需要引入新的打折方式。

　试使用策略模式设计并编程模拟实现该影院售票系统。

　类图

　实现代码：

　public interface Discount {

　 public double calculate(double price);

　}

　public class MovieTicket {

　 private double price;

　 private Discount discount; //维持一个对抽象折扣类的引用

　 public void setPrice(double price) {

　 this.price = price;

　 }

　 //注入一个折扣类对象

　 public void setDiscount(Discount discount) {

　 this.discount = discount;

　 }

　 public double getPrice() {

　 //调用折扣类的折扣价计算方法

　 return discount.calculate(this.price);

　 }

　}

　//VIP会员票折扣类：具体策略类

　public class VIPDiscount implements Discount {

　 public double calculate(double price) {

　 System.out.println("VIP票：");

　 System.out.println("增加积分！");

　 return price * 0.5;

　 }

　}

　//学生票折扣类：具体策略类

　public class StudentDiscount implements Discount {

　 public double calculate(double price) {

　 System.out.println("学生票：");

　 return price * 0.8;

　 }

　}

　 //儿童票折扣类：具体策略类

　 public class ChildrenDiscount implements Discount {

　 public double calculate(double price) {

　 System.out.println("儿童票：");

　 return price - 10;

　 }

　}

　public class MoviceClient {

　 public static void main(String args[]) {

　 MovieTicket mt = new MovieTicket();

　 double originalPrice = 60.0;

　 double currentPrice;

　 mt.setPrice(originalPrice);

　 System.out.println("原始价为：" + originalPrice);

　 System.out.println("");

　 Discount discount =new VIPDiscount(); //vip 用户

　 mt.setDiscount(discount); //注入折扣对象

　 currentPrice = mt.getPrice();

　 System.out.println("折后价为：" + currentPrice);

　 discount =new StudentDiscount(); //学生用户

　 mt.setDiscount(discount); //注入折扣对象

　 currentPrice = mt.getPrice();

　 System.out.println("折后价为：" + currentPrice);

　 discount =new ChildrenDiscount(); //儿童用户

　 mt.setDiscount(discount); //注入折扣对象

　 currentPrice = mt.getPrice();

　 System.out.println("折后价为：" + currentPrice);

　 }

　}

　实现结果:

　4. 某软件公司欲开发一款飞机模拟系统，该系统主要模拟不同种类飞机的飞行特征与起飞特征，需要模拟的飞机种类及其特征如表1所示：

　表1 飞机种类及特征一览表

　飞机种类

　起飞特征

　飞行特征

　直升机(Helicopter)

　垂直起飞(VerticalTakeOff)

　亚音速飞行(SubSonicFly)

　客机(AirPlane)

　长距离起飞(LongDistanceTakeOff)

　亚音速飞行(SubSonicFly)

　歼击机(Fighter)

　长距离起飞(LongDistanceTakeOff)

　超音速飞行(SuperSonicFly)

　鹞式战斗机(Harrier)

　垂直起飞(VerticalTakeOff)

　超音速飞行(SuperSonicFly)

　为将来能够模拟更多种类的飞机，试采用策略模式设计并模拟实现该飞机模拟系统。

　类图

　实现代码：

　public class plane {

　 private state state;//状态

　 public void settakeoffFeatures(state tFeatures){

　 this.state = tFeatures;

　 }

　 public void setplanetype(String type) {

　 if(type=="直升机")

　 state=new Helicopter();

　 else if(type=="客机"){

　 state=new AirPlane();

　 }

　 else if(type=="歼击机"){

　 state=new Fighter();

　 }

　 else if(type=="鹞式战斗机"){

　 state=new Harrier();

　 }

　 else{

　 state=null;

　 }

　 }

　 public void takeoff(){

　 state.takeOff();

　 }

　 public void fly(){

　 state.fly();

　 }

　}

　public class AirPlane implements state{

　 @Override

　 public String takeOff() {

　 System.out.println("长距离起飞");

　 return "长距离起飞";

　 }

　 @Override

　 public String fly() {

　 System.out.println("亚音速飞行");

　 return "亚音速飞行";

　 }

　}

　public class Fighter implements state{

　 @Override

　 public String takeOff() {

　 System.out.println("长距离起飞");

　 return "长距离起飞";

　 }

　 @Override

　 public String fly() {

　 System.out.println("超亚音速飞行");

　 return "超音速飞行";

　 }

　}

　public class Harrier implements state{

　 @Override

　 public String takeOff() {

　 System.out.println("垂直起飞");

　 return "垂直起飞";

　 }

　 @Override

　 public String fly() {

　 System.out.println("超亚音速飞行");

　 return "超音速飞行";

　 }

　}

　public class Helicopter implements state{

　 @Override

　 public String takeOff() {

　 System.out.println("垂直起飞");

　 return "垂直起飞";

　 }

　 @Override

　 public String fly() {

　 System.out.println("亚音速飞行");

　 return "亚音速飞行";

　 }

　}

　public interface state {

　 public String takeOff();//起飞

　 public String fly();//飞行

　}

　public class Client {

　 public static void main(String args[]) {

　

　 plane plane = new plane();

　 plane.setplanetype("歼击机");

　 plane.takeoff();

　 plane.fly();

　 }

　}

　实现结果：

　5. 儿子、妈妈、父亲三人合作画一幅画，儿子负责画出一朵花的轮廓，妈妈负责涂上颜色、父亲负责将画裱在画框里。现请使用装饰模式模拟这个过程。?

　类图

　实现代码：

　public interface painting {

　 public String Draw();

　}

　public class Son implements painting{

　 @Override

　 public String Draw() {

　 System.out.println("儿子用笔画出了花的轮廓");

　 return "儿子用笔画出了花的轮廓";

　 }

　}

　public class Father implements painting{

　 private painting painting;//被装饰者

　 public Father(painting painting) {

　 this.painting =painting;

　 }

　 private Father() {}

　 public void paint() {

　 //爸爸装饰者做的职责

　 System.out.println("爸爸正在做上画框前的准备工作");

　 painting.Draw();//爸爸装饰者做职责

　 System.out.println("父亲将画裱在画框里");

　 }

　 @Override

　public String Draw() {

　 System.out.println("父亲将画裱在画框里");

　 return "父亲将画裱在画框里";

　 }

　}

　public class Mother implements painting{

　 private painting painting;//被装饰者

　 public Mother(painting painting) {

　 this.painting =painting;

　 }

　 private Mother() {}

　 public void paint() {

　 System.out.println("妈妈正在做给画上颜色前的准备工作。");

　 painting.Draw();//妈妈装饰者做的职责

　 System.out.println("妈妈给画上好了颜色");

　 }

　 @Override

　 public String Draw() {

　 System.out.println("妈妈给画上好了颜色");

　 return "妈妈给画上好了颜色";

　 }

　}

　public class Client {

　 public static void main(String[] args){

　 painting painting =new Son();

　 painting.Draw();

　 painting = new Mother(painting);

　 painting.Draw();

　 painting = new Father(painting);

　 painting.Draw(); }

　}

　实现结果：

　6. 某公司想通过网络传输数据，但是担心文件被窃取。他们的所有数据都采用字符的方式传送。现在他们开发了一个数据加密模块，可以对字符串进行加密，以便数据更安全地传送。最简单的加密算法通过对字母向后移动6位来实现，同时还提供了稍复杂的逆向输出加密，还提供了更为高级的求模加密，让每一位与6求模。

　用户先使用最简单的加密算法对字符串进行加密，再对加密之后的结果使用复杂加密算法进行二次加密，再对二次加密结果用高级加密算法进行第三次加密。现请使用装饰模式模拟这个过程。?

　类图

　实现代码：

　public class ConcreteEncrypt implements EncryptComponet{

　 private EncryptComponet encryptComponet;

　 public ConcreteEncrypt(EncryptComponet encryptComponet) {

　 super();

　 this.encryptComponet = encryptComponet;

　 }

　public void encrypt() {

　 encryptComponet.encrypt();

　 }

　}

　public interface EncryptComponet {

　 public abstract void encrypt();

　}

　public class RawData implements EncryptComponet{

　 public void encrypt() {

　 System.out.println("这是要发送的数据");

　 }

　}

　public class ReversEncrypt implements EncryptComponet{

　 public ReversEncrypt(EncryptComponet encryptComponet) {

　 addReservesEncrypt();

　 }

　 private void addReservesEncrypt() {

　 System.out.println("反向加密");

　 }

　 @Override

　 public void encrypt() {

　 }

　}

　public class SuperEncrypt implements EncryptComponet{

　 public SuperEncrypt(EncryptComponet encryptComponet) {

　 addSuperEncrypt();

　 }

　 private void addSuperEncrypt() {

　 System.out.println("最高加密算法");

　 }

　 @Override

　 public void encrypt() {

　 }

　}

　public class TranslateEncrypt implements EncryptComponet{

　 public TranslateEncrypt(EncryptComponet encryptComponet) {

　 addTranslateEncrypt();

　 }

　 private void addTranslateEncrypt() {

　 System.out.println("移动加密");

　 }

　 @Override

　 public void encrypt() {

　 }

　}

　public class Client {

　 public static void main(String[] args) {

　 EncryptComponet s0,s1,s2,s3;

　 s0 = new RawData();

　 s1 = new TranslateEncrypt(s0);

　 s2 = new ReversEncrypt(s1);

　 s3 = new SuperEncrypt(s2);

　 s3.encrypt();

　 }

　}

　现需要设计一个可以模拟各种动物行为的机器人，在机器人中定义了一系列方法，如机器人叫喊方法cry()、机器人移动方法move()等。如果希望在不修改已有代码的基础上使得机器人能够像狗一样叫，像狗一样跑，使用适配器模式进行系统设计。

　1)类图

　实现代码

　public interface Robot {

　 public void cry();

　 public void move();

　}

　public class Dog {

　 public void barks(){

　 System.out.println("狗在叫");

　 }

　 public void run(){

　 System.out.println("狗在跑");

　 }

　}

　public class Dogadapter extends Dog implements Robot{

　 @Override

　 public void cry() {

　 barks();

　 }

　 @Override

　 public void move() {

　 run();

　 }

　}

　public class Client {

　 public static void main(String[] args) {

　 Dogadapter dogrobot = new Dogadapter();

　 dogrobot.move();

　 dogrobot.cry();

　 }

　}

　实现结果

　8. 在NBA作为外籍中锋，我需要翻译，具体场景描述如下：?

　姚明刚来到NBA，身材够高，球技够好；

　但是英语不是很懂，听不懂教练的战术安排；

　球员分为前锋、中锋和后卫；

　教练会给球员分配进攻、防守任务。

　现请使用适配器模式模拟这个场景。

　类图

　实现代码：

　public abstract class Player

　{

　 protected String name;

　 public Player(String name)

　 {

　 this.name = name;

　 }

　 public abstract void attack();

　 public abstract void defense();

　}

　public class Guards extends Player

　{

　 public Guards(String name)

　 {

　 super(name);

　 }

　 public void attack()

　 {

　 System.out.println("后卫" + name + "进攻");

　 }

　 public void defense()

　 {

　 System.out.println("后卫" + name + "防守");

　 }

　}

　public class Center extends Player

　{

　 public Center(String name)

　 {

　 super(name);

　 }

　 public void attack()

　 {

　 System.out.println("中锋" + name + "进攻");

　 }

　 public void defense()

　 {

　 System.out.println("中锋" + name + "防守");

　 }

　}

　public class ForeignCenter

　{

　 private String name;

　 public void attack()

　 {

　 System.out.println("外籍中锋" + name + "进攻");

　 }

　 public void defense()

　 {

　 System.out.println("外籍中锋" + name + "防守");

　 }

　 public String getName()

　 {

　 return name;

　 }

　 public void setName(String name)

　 {

　 this.name = name;

　 }

　}

　public class Forwards extends Player

　{

　 public Forwards(String name)

　 {

　 super(name);

　 }

　 public void attack()

　 {

　 System.out.println("前锋" + name + "进攻");

　 }

　 public void defense()

　 {

　 System.out.println("前锋" + name + "防守");

　 }

　}

　public class Translator extends Player

　{

　 private ForeignCenter wjzf = new ForeignCenter();

　 public Translator(String name)

　 {

　 super(name);

　 wjzf.setName(name);

　 }

　 public void attack()

　 {

　 wjzf.attack();

　 }

　 public void defense()

　 {

　 wjzf.defense();

　 }

　}

　public class Client {

　 public static void main(String[] args)

　 {

　 Player b = new Forwards("巴蒂尔");

　 b.attack();

　 Player m = new Guards("麦克格雷迪");

　 m.attack();

　 Player ym = new Translator("姚明");

　 ym.attack();

　 ym.defense();

　 }

　}

　实现结果：

　售后服务方案(赠送)

　1.售后服务概述

　 公司长期以来一直致力于提供高质量、完善的支持服务，确保用户的系统稳定运行。

　 公司拥有一批资深的施工人员，具有丰富的经验，能够很好的解决设备各类故障，强大的用户支持队伍和良好的用户满意度是我们的一大优势。

　 维护计划及承诺 　

　?一、 项目售后服务内容承诺 　

　 我公司贯彻执行：“诚信正直、成就客户、完善自我、追求卓越”的宗旨，对于已经竣工、验收合格的项目进行质量跟踪服务，本着技术精益求精的精神，向用户奉献一流的技术和一流的维护服务。

　我公司如果承接了端拾器项目，将严格遵循标书及合同的规定，在保证期内向业主提供该项目的责任和义务。在保修期之后，考虑到设备维护的连续性，建议业主与我公司签订维护合同，以确保此系统项目的正常运行所必需的技术支持和管理支持。

　二、 服务与保证期 　

　?在项目验收合格之日起，开始进行售后服务工作，包括以下几个方面：

　　１、售后服务期；　?２、维护人员；　３、售后服务项目； ４、服务响应时间。

　? 三、 售后服务期 　

　? 在项目验收合格之日起，即进入了售后服务期。

　售后服务期=质量保证期+质量维护期

　? 质量保证期：在质量保证期内，如因质量问题造成的故障，实行免费更换设备、元器件及材料。如因非质量因素造成的故障，收取更换设备、元器件及材料成本费。

　质量维护期：在质量保证期之后，即自行进入质量维护期。

　我方对所承担端拾器项目提供终身质量维护服务，以不高于本合同设备单价的优惠价格提供所需更换的元器件及材料，另收维护人员工本费。

　　 四、 具体措施承诺 　

　? 1、首先在签订项目合同的同时与客户签订售后服务保证协议书，排除客户的后顾之忧，对客户做出实事求是的、客观的承诺。

　2、对已经验收合格交付用户的端拾器项目，在合同期内与用户进行联系，记录用户使用情况，系统运行状况等进行质量跟踪调查，变被动服务为主动服务。

　3、对已交工的端拾器项目建立系统运行档案，并进行质量跟踪。

　4、系统运行档案记录其端拾器项目运行情况、各类设备使用情况、操作人员操作水平情况及人员流动情况。

　5、针对各用户单位操作人员出现的代表性问题，定期对操作人员进行技术培训或到现场培训及指导。

　6、正在使用中的系统、设备出现故障时，公司维修服务人员接到报告后及时赴现场处理、维修。

　7、对于运行时间较长的端拾器项目，公司维修服务人员定期与客户进行联系询问情况，定期到客户方进行巡视、检查，并做出记录，记录归档保存。

　8、施工保证

　将选派具有丰富经验的技术人员负责端拾器项目具体施工，保证安装质量及系统使用功能，并保证整个系统运行平稳、高效、可靠。

　9、系统保修

　作为项目承包单位，我公司将严格遵循招标文件及合同的规定，向业主提供端拾器项目最终验收合格之日起，在保质期范围内免费维修。

　10、保修期内设备损坏，经鉴定为设备本身原因造成的故障，我方负责免费维修或者更换；同时负责在保修期内定期对设备提供保养维护服务。

　总之，为使业主使用放心、使用方便、保证端拾器项目正常运行，公司全体技术、维护人员本着客户第一的原则，全心全意地为客户着想，全力以赴的进行工作，让我们共同携手，为创造美好的明天而努力工作。

　　五、保修服务内容及范围

　　我公司将为所承担的各个端拾器项目提供保修服务，有效期从项目验收后，业主在竣工报告上签字之日起。

　1、 响应时间：具体的响应时间将按故障级别划分；

　2、 维修地点：用户现场。

　我公司负责实施的所有系统项目，在正常环境下做适当使用时所发生的故障，我公司将提供约定保修服务。非当前故障，我公司安排提供服务，但需按收费标准另收费用。

　我公司的保修服务仅限于经我公司认定的合格产品。所谓不合格的产品包括：非经我公司供应的产品、非经我公司认定合格的产品及顾客不允许我公司做功能改进的产品。

　　下列情况所发生的系统损害不包括在保修服务范围内：

　1、 使用不适当的工具进行系统维护时造成的系统设备损坏；

　2、 现场环境不符合我公司建议的规范；

　3、 意外、自然灾害、疏忽及不当使用、战争、暴动、罢工、雷击或电力故障、顾客搬运不当的损坏，经由非我公司人员或其授权的子承包商对系统进行修改和变动；

　4.设备的维护和信息处理方式。

　　六、 系统维护

　　１、系统运行管理工作

　为了保证系统能够长时间的正常运行，我们将进行完善的系统培训，同时制定各个系统项目操作规程，并配合业主制定操作人员责任界面及合理的交接班制度。

　２、系统维护保养

　我公司的售后服务人员在维护期内将对贵方的系统项目提供服务，使它们保持良好的运行状态。

　? ３、月度保养

　? 　坚持月度维护保养，保证每个系统项目机械装置保持最佳工作状态。

　　七、维护及服务支持措施

　１、电话支持服务

　电话服务热线号码以我方提供给业主的号码为准(包括电话和传真号码)。如有更改，我方至少在自更改之日起3天内以电子邮件、传真、电话的方式通知业主。

　２、现场排除故障或技术指导

　我方在接到业主的电话支持服务请求后，如果不能通过电话支持服务解决设备或产品发生的技术故障，且经双方商议确认需要进行现场支持的情况下，我方将派专业项目技术人员及时前往现场协助业主排除故障。

　　３、电话咨询服务

　对业主在使用设备或产品过程中产生的非故障类问题，我方提供电话咨询服务。

　４、投诉受理服务

　　我方在公司设有用户投诉电话

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