实验目的

(1) 理解设计模式的基本概念；
(2) 理解设计模式遵循的原则；
(3) 掌握经典设计模式及应用。

实验内容

一：能播放各种声音的软件产品

能播放各种声音的软件产品(理解开-闭原则(Open-Closed Principle,OCP–对扩展开放-而对修改关闭)。写java文件、编译java文件、执行class文件。

1.Application.java

public class Application{public static void main(String[] args) {Simulator simulator = new Simulator();simulator.setSound(new Dog());simulator.play();simulator.setSound(new Violin());simulator.play();}
}

2.Dog.java

public class Dog implements Sound {public void playSound() {System.out.println("汪汪...汪汪");}
}

3.Simulator.java

public class Simulator{Sound sound;public void setSound(Sound sound) {this.sound=sound;}public void play() {if(sound!=null) {sound.playSound();} else {System.out.println("没有可播放的声音");}}
}

4.Sound.java

public interface Sound{public abstract void playSound();
}

5.Violin.java

public class Violin implements Sound {public void playSound() {System.out.println("小提琴.梁祝");}
}

二：简单工厂模式-女娲造人

简单工厂模式–女娲造人。写java文件、编译java文件、执行class文件。
女娲架起了八卦炉（技术术语：建立工厂），开始造人。
过程如下：先捏泥巴成人形，再放入八卦炉里烤，最后扔到地上成长。时间烤短了，造出了“白种人”；时间烤长了，造出了“黑种人”；时间烤得不长不短，造出了“黄种人”。

1.BlackHuman.java

public class BlackHuman implements Human {public void talk() {System.out.println("黑人");}
}

2.Human.java

public interface Human{public void talk();
}

3.HumanFactory.java

public class HumanFactory{public static Human createHuman(String s) {Human human=null;if(s.equals(new String("whiteHuman")))human=new WhiteHuman();if(s.equals(new String("yellowHuman")))human=new YellowHuman();return human;}
}

4.NvWa.java

public class NvWa{public static void main(String [] args) {Human human=HumanFactory.createHuman("yellowHuman");human.talk();}
}

5.WhiteHuman.java

public class WhiteHuman implements Human {public void talk() {System.out.println("Hello!");}
}

6.YellowHuman.java

public class YellowHuman implements Human {public void talk() {System.out.println("您好！");}
}

三：工厂方法模式–女娲造人

工厂方法模式–女娲造人。写java文件、编译java文件、执行class文件。

7.BlackHumanF.java

public class BlackHumanF implements HumanFactory {public Human createHuman() {return new BlackHuman();}
}

8.WhiteHumanF.java

public class WhiteHumanF implements HumanFactory {public Human createHuman() {return new WhiteHuman();}
}

9.YellowHumanF.java

public class YellowHumanF implements HumanFactory {public Human createHuman() {return new YellowHuman();}
}

四：适配器模式–交流电转直流电

适配器模式–交流电转直流电。写java文件、编译java文件、执行class文件。
用户家里现有一台洗衣机，洗衣机使用交流电，现在用户新买了一台录音机，录音机只能使用直流电。由于供电系统供给用户家里的是交流电，因此用户需要用适配器将交流电转化直流电供录音机使用。

1.AlternateCurrent.java

public interface AlternateCurrent{public String giveAlternateCurrent();
}

2.DirectCurrent.java

public interface DirectCurrent{public String giveDirectCurrent();
}

3.ElectricAdapter.java

public class ElectricAdapter implements DirectCurrent {AlternateCurrent out;ElectricAdapter(AlternateCurrent out) {this.out=out;}public String giveDirectCurrent() {String m=out.giveAlternateCurrent();  //先由out得到交流电StringBuffer str=new StringBuffer(m);for (int i=0; i<str.length(); i++)    //将交流电转为直流电if(str.charAt(i)=='0') str.setCharAt(i,'1');m=new String(str);return m;  //返回直流电}
}

4.PowerCompany.java

public class PowerCompany implements AlternateCurrent {public String giveAlternateCurrent() {return "10101010101010101010";}
}

5.Application.java

public class Application {public static void main(String[] args) {AlternateCurrent aElectric = new PowerCompany();  //交流电aElectricWash wash=new Wash();wash.turnOn(aElectric);   //洗衣机使用交流电aElectricDirectCurrent dElectric=new ElectricAdapter(aElectric);  //将交流电适配成直流电Recorder recorder=new Recorder();recorder.turnOn(dElectric);  //录音机使用直流电dElectric}
}
class Wash {String name;Wash() { name = "洗衣机"; }public void turnOn(AlternateCurrent a) {String s = a.giveAlternateCurrent();System.out.println(name+"使用交流电：\n"+s);System.out.println("开始洗衣物。");}
}
class Recorder {   //录音机使用直流电String name;Recorder() { name = "录音机"; }public void turnOn(DirectCurrent a) {String s=a.giveDirectCurrent();System.out.println(name+"使用直流电：\n"+s);System.out.println("开始录音。");}
}

五：策略模式–评分方案

策略模式–评分方案。写java文件、编译java文件、执行class文件。
在多个裁判负责打分的比赛中,每位裁判给选手一个得分,选手的最后得分是根据全体裁判的得分计算出来的。请给出几种计算选手得分的评分方案（策略）,对于某次比赛,可以从你的方案中选择一种方案作为本次比赛的评分方案。

1.Application.java

public class Application{public static void main(String[] args) {AverageScore game=new AverageScore();game.setStrategy(new StrategyA());double []a={9.12,9.25,8.87,9.99,6.99,7.88};double aver=game.getAverage(a);System.out.println(aver);}
}

2.AverageScore.java

public class AverageScore{Strategy strategy;public void setStrategy(Strategy strategy) {this.strategy=strategy;}public double getAverage(double []a) {return strategy.computerAverage(a);}
}

3.Strategy.java

public interface Strategy{public double computerAverage(double []a);
}

4.StrategyA.java

public class StrategyA implements Strategy {public double computerAverage(double []a) {double score=0,sum=0;for(int i=0;i<a.length;i++) {sum=sum+a[i];}score=sum/a.length;return score;}
}

5.StrategyB.java

import java.util.Arrays;public class StrategyB implements Strategy {public double computerAverage(double []a) {if(a.length<=2)return 0;double score=0,sum=0;Arrays.sort(a);  //排序数组for (int i=1; i<a.length-1; i++) {sum=sum+a[i];}score=sum/(a.length-2);return score;}
}

六：状态模式–自动售货机

状态模式–自动售货机。写java文件、编译java文件、执行class文件。
咖啡自动售货机共有3种状态，分别是“有咖啡，无人投币”、“有咖啡，有人投币”和“无咖啡”。咖啡自动售货机有两个方法：needAnCoin( )和sellCoffee( )。
咖啡自动售货机的默认初始状态是“有咖啡，无人投币”。当咖啡自动售货机处于“有咖啡，无人投币”状态时，调用sellCoffee( )方法将显示“需投一元硬币，才可以得到一杯咖啡”，并保持当前的状态；调用needAnCoin( )方法将显示“咖啡机里被投入了一元硬币”，然后咖啡自动售货机将处于“有咖啡，有人投币”状态，此时，如果调用sellCoffee( )方法将显示“送出一杯咖啡”，然后咖啡自动售货机将处于“有咖啡，无人投币”状态或“无咖啡”状态；当咖啡白动售货机处于“无咖啡”状态时，调用giveAnCupCoffee( )方法将显示“没有咖啡了，请拨111111服务电话”，调用needAnCoin( )方法将显示“投币无效，退回！”
请使用状态模式模拟咖啡自动售货机。

1.Application.java

public class Application{public static void main(String args[ ]){AutoCoffeeMachine machine = new AutoCoffeeMachine( );machine.sellCoffee( );      machine.needAnCoin( );machine.sellCoffee( );      machine.needAnCoin( );machine.sellCoffee( );      machine.needAnCoin( );machine.sellCoffee( );      machine.needAnCoin( );machine.sellCoffee( );}
}

2.AutoCoffeeMachine.java

public class AutoCoffeeMachine {State haveCoffeeNoCoin,haveCoffeeAndCoin,haveNotCoffee;State state;AutoCoffeeMachine( ){haveCoffeeNoCoin=new HaveCoffeeNoCoin(this);haveCoffeeAndCoin=new HaveCoffeeAndCoin(this);haveNotCoffee=new HaveNotCoffee(this);haveCoffeeNoCoin.coffeeCount=3;state=haveCoffeeNoCoin;  //设置售货机初始状态}public void sellCoffee( ){ state.giveAnCupCoffee( ); }public void needAnCoin( ){ state.comeInCoin( ); }public void setState(State state){ this.state=state; }
}

3.HaveCoffeeAndCoin.java

public class HaveCoffeeAndCoin extends State{AutoCoffeeMachine machine;HaveCoffeeAndCoin(AutoCoffeeMachine machine){this.machine=machine;   }public void giveAnCupCoffee( ){int n=machine.haveCoffeeNoCoin.coffeeCount;if(n>1) {  n--;System.out.println("送出一杯咖啡");machine.haveCoffeeNoCoin.coffeeCount = n;machine.setState(machine.haveCoffeeNoCoin);}  else if(n==1) {  n--;System.out.println("送出一杯咖啡");machine.setState(machine.haveNotCoffee);  }}public void comeInCoin( ){System.out.println("目前不允许投币");}
}

4.HaveCoffeeNoCoin.java

public class HaveCoffeeNoCoin extends State{AutoCoffeeMachine machine;HaveCoffeeNoCoin(AutoCoffeeMachine machine){this.machine=machine;}public void giveAnCupCoffee(){System.out.println("需投入一元,才可得一杯");}public void comeInCoin(){System.out.println("投入了一元硬币");machine.setState(machine.haveCoffeeAndCoin); }
}

5.HaveNotCoffee.java

public class  HaveNotCoffee extends State{AutoCoffeeMachine machine;HaveNotCoffee(AutoCoffeeMachine machine){this.machine=machine;}public void giveAnCupCoffee( ){System.out.println("没咖啡了,请拨111111");}public void comeInCoin( ){System.out.println("投币无效，退回！");}
}

6.State.java

public abstract class State{int coffeeCount;  //记录一共有多少杯咖啡public abstract void giveAnCupCoffee();public abstract void comeInCoin();
}

体会：策略模式与状态模式极其相似，但是二者有其内在的差别，策略模式将具体策略类暴露出去，调用者需要具体明白每个策略的不同之处以便正确使用。而状态模式状态的改变是由其内部条件来改变的，与外界无关，二者在思想上有本质区别。

七：模拟游戏

某游戏公司现欲开发一款面向儿童的模拟游戏，该游戏主要模拟现实世界中各种鸭子的发声特征、飞行特征和外观特征。游戏需要模拟的鸭子种类及其特征如下表所示。

为了支持将来能够模拟更多种类鸭子的特征，决定采用策略(Strategy)模式。试画出对应的设计模式的类图结构图。并写java文件、编译java文件、执行class文件。

1.CottonDuck.java

public class CottonDuck extends Duck{CottonDuck() {super();super.setAppearance("白色");super.setQuackBehavior(new QuackNoWay());super.setFlyBehavior(new FlyNoWay());}
}

2.Duck.java

public abstract class Duck {protected FlyBehavior flyBehavior;protected QuackBehavior quackBehavior;public void setFlyBehavior(FlyBehavior flyBehavior) {this.flyBehavior = flyBehavior;}public void setQuackBehavior(QuackBehavior quackBehavior) {this.quackBehavior = quackBehavior;}public void setAppearance(String appearance) {this.appearance = appearance;}private String appearance;public void fly() { flyBehavior.fly(); }public void quack() { quackBehavior.quack(); }public void display(){System.out.println(appearance);}
}

3.FlyBehavior.java

public interface FlyBehavior{public void fly();
}

4.FlyNoWay.java

public class FlyNoWay implements FlyBehavior {public void fly() {System.out.println("不能飞行");}
}

5.FlyWithWings.java

public class FlyWithWings implements FlyBehavior {public void fly() {System.out.println("使用翅膀飞行");}
}

6.MallardDuck.java

public class MallardDuck extends Duck {MallardDuck(){super();super.setAppearance("灰白羽毛");super.setQuackBehavior(new Quack());super.setFlyBehavior(new FlyWithWings());}
}

7.Quack.java

public class Quack implements QuackBehavior {public void quack() {System.out.println("发出“嘎嘎”声");}
}

8.QuackBehavior.java

public interface QuackBehavior{public void quack();
}

9.QuackNoWay.java

public class QuackNoWay implements QuackBehavior {public void quack() {System.out.println("不能发声");}
}

10.RedHeadDuck.java

public class RedHeadDuck extends Duck{RedHeadDuck() {super();super.setAppearance("灰色制毛红头");super.setQuackBehavior(new Quack());super.setFlyBehavior(new FlyWithWings());}
}

11.RubherDuck.java

public class RubherDuck extends Duck{RubherDuck() {super();super.setAppearance("黑橡皮白色");super.setQuackBehavior(new Squeak());super.setFlyBehavior(new FlyNoWay());}
}

12.Squeak.java

public class Squeak implements QuackBehavior {public void quack() {System.out.println("发出橡皮与空气摩擦声");}
}

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