创建型模式应用实验创建型模式（Creational Pattern）的主要特点是将对象的创建与使用分离，根据对象的创建与

创建型模式（Creational Pattern）的主要特点是将对象的创建与使用分离，根据对象的创建与组合方式的不同，创建型模式可分为单例（Singleton）模式、原型（Prototype）模式、工厂方法（Factory Method）模式、抽象工厂（Abstract Factory）模式和建造者（Builder）模式 5 种。

本实验的主要目的如下。

了解 5 种“创建型模式”的定义、特点和工作原理。
理解 5 种“创建型模式”的结构、实现和应用场景。
学会应用 5 种“创建型模式”进行软件开发。

实验原理1. 创建型模式的工作原理

创建型模式隐藏了对象的创建细节，对象的创建由相关的工厂来完成，使用者不需要关注对象的创建细节，这样可以降低系统的耦合度。创建型模式共 5 种，它们分别是

、

、

、

和

，其工作原理在各自的教程中也都有详细的介绍，每种模式的实验大概要花 2 个学时，大家可以根据实验计划来选做若干个实验，下面以工厂方法模式为例，介绍其实验过程。

2. 工厂方法模式的工作原理

工厂方法模式（Factory Method Pattern），也叫虚拟构造器（Virtual Constructor）模式或者多态工厂（Polymorphic Factory）模式。

在工厂方法模式中，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，这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成。其结构图如图 1 所示。

图1 工厂方法模式的类图

工厂方法模式包含如下角色。

抽象工厂（Abstract Factory）：提供了创建产品的接口，调用者通过它访问具体工厂的工厂方法 newProduct() 来创建产品。
具体工厂（ConcreteFactory）：主要是实现抽象工厂中的抽象方法，完成具体产品的创建。
抽象产品（Product）：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能。
具体产品（ConcreteProduct）：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间一一对应。

工厂方法模式的特点是当系统扩展需要添加新的产品对象时，仅仅需要添加一个具体产品对象以及一个具体工厂对象，原有工厂对象不需要进行任何修改，也不需要修改客户端，很好地符合了“开闭原则”。

实验内容

(1) 用工厂方法模式设计一个电动自行车工厂的模拟程序。

要求：要为每种品牌的电动自行车提供一个子工厂，如爱玛工厂专门负责生产爱玛（Aima）牌电动自行车，雅迪工厂专门负责生产雅迪（Yadea）牌电动自行车。如果今后需要生产台铃（Tailg）牌电动自行车，只需要增加一个新的台铃电动自行车工厂即可，无须修改原有代码，使得整个系统具有更强的灵活性和可扩展性。（

点此下载程序运行后所要显示的图片

）。

(2) 按照以上要求设计类图和编写

Java

源程序。

实验要求

所设计的实验程序要满足以下两点。

体现“工厂方法模式”的工作原理。
符合面向对象中的“开闭原则”。

实验步骤

(1) 用 UML 设计“电动自行车工厂模拟程序”的结构图。“电动自行车工厂模拟程序”的结构图如图 2 所示。

图2 电动自行车工厂模拟程序的结构图

(2) 根据结构图写出“电动自行车工厂模拟程序”的源代码。

① 电动自行车工厂模拟程序的源代码如下。

package FactoryMethod
;
import java
.
awt
.*;
import javax
.
swing
.*;
public

class
BicycleFactoryTest
{
public

static

void

main
(
String
[]
args
)
{
try
{
Bicycle a
;
BicycleFactory bf
;
bf
=(
BicycleFactory
)
ReadXML
.
getObject
();
a
=
bf
.
produce
();
a
.
show
();
}
catch
(
Exception e
)
{
System
.
out
.
println
(
e
.
getMessage
());
}
}
}
//抽象产品：自行车
interface Bicycle
{
public

void

show
();
}
//具体产品：爱玛自行车
class
AimaBicycle implements Bicycle
{
JScrollPane sp
;
JFrame jf
=
new

JFrame
(
"工厂方法模式测试"
);
public

AimaBicycle
()
{
JPanel p1
=
new

JPanel
();
p1
.
setLayout
(
new

GridLayout
(
1
,
1
));
p1
.
setBorder
(
BorderFactory
.
createTitledBorder
(
"爱玛自行车"
));
JLabel l1
=
new

JLabel
(
new

ImageIcon
(
"src/FactoryMethod/AIMABicycle.jpg"
));
p1
.
add
(
l1
);
sp
=
new

JScrollPane
(
p1
);
Container contentPane
=
jf
.
getContentPane
();
contentPane
.
add
(
sp
,
BorderLayout
.
CENTER
);
jf
.
pack
();
jf
.
setVisible
(
false
);
jf
.
setDefaultCloseOperation
(
JFrame
.
EXIT_ON_CLOSE
);

//用户点击窗口关闭
}
public

void

show
()
{
jf
.
setVisible
(
true
);
}
}
//具体产品：雅迪自行车
class
YadeaBicycle implements Bicycle
{
JScrollPane sp
;
JFrame jf
=
new

JFrame
(
"工厂方法模式测试"
);
public

YadeaBicycle
()
{
JPanel p1
=
new

JPanel
();
p1
.
setLayout
(
new

GridLayout
(
1
,
1
));
p1
.
setBorder
(
BorderFactory
.
createTitledBorder
(
"雅迪自行车"
));
JLabel l1
=
new

JLabel
(
new

ImageIcon
(
"src/FactoryMethod/YadeaBicycle.jpg"
));
p1
.
add
(
l1
);
Container contentPane
=
jf
.
getContentPane
();
sp
=
new

JScrollPane
(
p1
);
contentPane
.
add
(
sp
,
BorderLayout
.
CENTER
);
jf
.
pack
();
jf
.
setVisible
(
false
);
jf
.
setDefaultCloseOperation
(
JFrame
.
EXIT_ON_CLOSE
);

//用户点击窗口关闭
}
public

void

show
()
{
jf
.
setVisible
(
true
);
}
}
//抽象工厂：自行车工厂
interface BicycleFactory
{
public
Bicycle
produce
();
}
//具体工厂：爱玛工厂
class
AimaFactory implements BicycleFactory
{
public
Bicycle
produce
()
{
System
.
out
.
println
(
"爱玛自行车生产了！"
);
return

new

AimaBicycle
();
}
}
//具体工厂：雅迪工厂
class
YadeaFactory implements BicycleFactory
{
public
Bicycle
produce
()
{
System
.
out
.
println
(
"雅迪自行车生产了！"
);
return

new

YadeaBicycle
();
}
}

② 对象生成器的源代码如下。

package FactoryMethod
;
import javax
.
xml
.
parsers
.*;
import org
.
w3c
.
dom
.*;
import java
.
io
.*;
class
ReadXML
{
public

static
Object
getObject
()
{
try
{
DocumentBuilderFactory dFactory
=
DocumentBuilderFactory
.
newInstance
();
DocumentBuilder builder
=
dFactory
.
newDocumentBuilder
();
Document doc
;
doc
=
builder
.
parse
(
new

File
(
"src/FactoryMethod/config.xml"
));
NodeList nl
=
doc
.
getElementsByTagName
(
"className"
);
Node classNode
=
nl
.
item
(
0
).
getFirstChild
();
String cName
=
"FactoryMethod."
+
classNode
.
getNodeValue
();
System
.
out
.
println
(
"新类名："
+
cName
);
Class<?> c
=
Class
.
forName
(
cName
);
Object obj
=
c
.
newInstance
();
return
obj
;
}
catch
(
Exception e
)
{
e
.
printStackTrace
();
return
null
;
}
}
}

③XML 配置文件的代码如下。

<?
xml version
=
"1.0"
encoding
=
"UTF-8"
?>
<
config
>
<
className
>
AimaFactory
</
className
>
</
config
>

(3) 上机测试程序，写出运行结果。

“电动自行车工厂模拟程序”的运行结果如图 3 所示。

图3 电动自行车工厂模拟程序的运行结果

(4) 按同样的步骤设计其他“创建型模式”的程序实例。

(5) 写出实验心得。