設計模式課程設計報告

通過這次課程設計使我們都更加懂得並親身體會到了理論與實際相結合的重要性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從實踐中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動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，歡迎閲讀。

一、問題要求及任務描述

設計模式課程作業要求獨立製作一個軟件，功能是實現23種模式的定義、優缺點以及顯示示例代碼。

（一）、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、優缺點以及舉例説明例子，加上簡單的代碼説明。

（二）、主要任務

主要是選擇一種工具，實現顯示的功能，整理各種模式的定義，概念、使用情況、以及選擇模式實例，代碼實現；

（三）、典型實例實現（任選三個分屬於不同設計模式的實例）

1、單例模式 定義與結構

單例模式的意思就是隻有一個實例。單例模式確保某一個類只有一個實例，而且自行實例化並向整個系統提供這個實例。這個類稱為單例類。 單例模式的要點

顯然單例模式的要點有三個；一是某個類只能有一個實例；二是它必須自行創建這個實例；三是它必須自行向整個系統提供這個實例。在下面的對象圖中，有一個單例對象，而客户甲、客户乙和客户丙是單例對象的三個客户對象。可以看到，所有的客户對象共享一個單例對象。而且從單例對象到自身的連接線可以看出，單例對象持有對自己的引用。靜態變量(這是c/c++的叫法，其他語言或有不同)是實現單例模式的要素。 單例模式的2種方式：餓漢式，懶漢式

單例模式屬於對象創建型模式，其意圖是保證一個類僅有一個實例，並提供一個訪問它的全局訪問點。對一些類來説，只有一個實例是很重要的，雖然系統中可以有許多打印機，但卻只應該有一個打印機假脱機，只應該有一個文件系統和一個窗口管理器，一個數字濾波器只能有一個A/D轉換器，一個會計系統只能專用於一個公司。怎樣才能保證一個類只有一個實例並且這個實例易於被訪問，一個全局變量使得一個對象可以被訪問，但它不能防止你實例化多個對象，一個更好的方法是讓類自身負責保存他的唯一實例。這個類可以保證沒有其他實例可以被創建，並且它可以提供一個訪問該實例的方法，這就是Singleton模式。

一個產生隨機數的例子，整個應用程序中只需要一個類的實例來產生隨機數，客户端程序從類中獲取這個實例，調用這個實例的方法nextInt()，公用的方法訪問需要進行同步，這是單例模式需要解決的同步問題。

2、工廠方法模式 定義與結構

工廠方法模式的意義是定義一個創建產品對象的工廠接口，將實際創建工作推遲到子類當中。核心工廠類不再負責產品的創建，這樣核心類成為一個抽象工廠角色，僅負責具體工廠子類必須實現的接口，這樣進一步抽象化的好處是使得工廠方法模式可以使系統在不修改具體工廠角色的情況下引進新的產品。

工廠方法模式是簡單工廠模式的衍生，解決了許多簡單工廠模式的問題。首先完全實現‘開－閉 原則’，實現了可擴展。其次更復雜的層次結構，可以應用於產品結果複雜的場合。

工廠方法模式的對簡單工廠模式進行了抽象。有一個抽象的Factory類（可以是抽象類和接口），這個類將不在負責具體的產品生產，而是隻制定一些規範，具體的生產工作由其子類去完成。在這個模式中，工廠類和產品類往往可以依次對應。即一個抽象工廠對應一個抽象產品，一個具體工廠對應一個具體產品，這個具體的工廠就負責生產對應的產品。

適用情況

第一種情況是對於某個產品，調用者清楚地知道應該使用哪個具體工廠服務，實例化該具體工廠，生產出具體的產品來。Java Collection中的iterator() 方法即屬於這種情況。

第二種情況，只是需要一種產品，而不想知道也不需要知道究竟是哪個工廠為生產的，即最終選用哪個具體工廠的決定權在生產者一方，它們根據當前系統的情況來實例化一個具體的工廠返回給使用者，而這個決策過程這對於使用者來説是透明的。 優缺點

首先，良好的.封裝性，代碼結構清晰。一個對象創建是有條件約束的，如一個調用者需要一個具體的產品對象，只要知道這個產品的類名（或約束字符串）就可以了，不用知道創建對象的艱辛過程，減少模塊間的耦合。

其次，工廠方法模式的擴展性非常優秀。在增加產品類的情況下，只要適當地修改具體的工廠類或擴展一個工廠類，就可以完成“擁抱變化”。例如在我們的例子中，需要增加一個棕色人種，則只需要增加一個BrownHuman類，工廠類不用任何修改就可完成系統擴展。 再次，屏蔽產品類。這一特點非常重要，產品類的實現如何變化，調用者都不需要關心，它只需要關心產品的接口，只要接口保持不表，系統中的上層模塊就不要發生變化，因為產品類的實例化工作是由工廠類負責，一個產品對象具體由哪一個產品生成是由工廠類決定的。在數據庫開發中，大家應該能夠深刻體會到工廠方法模式的好處：如果使用JDBC連接數據庫，數據庫從MySql切換到Oracle，需要改動地方就是切換一下驅動名稱（前提條件是SQL語句是標準語句），其他的都不需要修改，這是工廠方法模式靈活性的一個直接案。 最後，工廠方法模式是典型的解耦框架。高層模塊值需要知道產品的抽象類，其他的實現類都不用關心，符合迪米特原則，我不需要的就不要去交流；也符合依賴倒轉原則，只依賴產品類的抽象；當然也符合里氏替換原則，使用產品子類替換產品父類，沒問題！

3、備忘錄模式

定義與結構

備忘錄（Memento）模式又稱標記（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，捕獲一個對象的內部狀態，並在該對象之外保存這個狀態。這樣以後就可將該對象恢復到原先保存的狀態。

從定義可以看出備忘錄模式是專門來存放對象歷史狀態的，這對於很好的實現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實現。

適用情況

使用了備忘錄模式來實現保存對象的歷史狀態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“備忘發起角色”管理卻又必須存儲在“備忘發起角色”之外的信息。把“備忘發起角色”內部信息對其他對象屏蔽起來, 從而保持了封裝邊界。

但是如果備份的“備忘發起角色”存在大量的信息或者創建、恢復操作非常頻繁，則可能造成很大的開銷。

GOF在《設計模式》中總結了使用備忘錄模式的前提：

1) 必須保存一個對象在某一個時刻的(部分)狀態, 這樣以後需要時它才能恢復到先前的狀態。

2) 如果一個用接口來讓其它對象直接得到這些狀態，將會暴露對象的實現細節並破壞對象的封裝性。 優缺點

優點：使用備忘錄模式，可以避免暴露一些只應由源發器管理卻又必須存儲在源發器之外的信息，而且能夠在對象需要時恢復到先前的狀態。

缺點：使用備忘錄可能代價很高。如果源發器在生成備忘錄時必須複製並存儲大量的信息，或者客户非常頻繁地創建備忘錄和恢復源發器狀態，可能會導致非常大的開銷。

1)備忘錄（Memento）角色：備忘錄角色存儲“備忘發起角色”的內部狀態。“備忘發起角色”根據需要決定備忘錄角色存儲“備忘發起角色”的哪些內部狀態。為了防止“備忘發起角色”以外的其他對象訪問備忘錄。備忘錄實際上有兩個接口，“備忘錄管理者角色”只能看到備忘錄提供的窄接口——對於備忘錄角色中存放的屬性是不可見的。“備忘發起角色”則能夠看到一個寬接口——能夠得到自己放入備忘錄角色中屬性。

2)備忘發起（Originator）角色：“備忘發起角色”創建一個備忘錄，用以記錄當前時刻它的內部狀態。在需要時使用備忘錄恢復內部狀態。

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行操作或檢查。

三、小結

（一）、問題解決方法及程序實現小結

我的課程設計作業用的是Dreamever，即靜態網頁。因為本身每種模式的內容相對固定，實例代碼以及uml圖片都不會有很大的變動，而且所有模式所涉及的數據內容不多，不需要數據庫支持，所以用靜態網頁形式顯示既方便又合理。

在製作網頁的過程中，開始的思路是運用浮動框架，但是因為每種模式代碼普遍比較多，若顯示與框架之內，整個頁面佈局不夠合理，也不美觀，於是，一種模式運用兩個頁面來顯示，即合理又美觀。

但是軟件也有本身的缺陷，內容相對固定，不易改變，在變動後不容易改變。從每個頁面迴歸前一個頁面的時候可能會不方便。

學習設計模式讓我們感覺程序設計實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。我們在發現問題到解決問題這個過程中，常會發現很多問題是重複出現的，或是某個問題的變體，外在不同，而本質相同，這些問題的本質就是模式。設計模式主要是在大量變成的基礎上加以總結，以減少重複編碼。

（二）、 尚未解決的問題及下一步工作思路

對於模板方法模式的理解還不夠，相關內容還沒有找到，對於課本上c#理解還不夠深入，應該學習用多種語言實現每種模式，理解其基本思想。

（三）、 收穫

在本次課程設計中，加深了對於23種設計模式的理解和記憶，更加明白總結對於學習的重要性，在程序開發中，重複性的東西是對於資源的一種浪費，所以在以後學習中應該在更加註重總結學習。本次的課程設計作業也能作為以後學習的一個工具，在需要複習的時候，可以回來查閲總結的內容，一舉兩得。