设计模式实验：简单工厂与抽象工厂模式应用

"设计模式实验，南华大学计算机科学与技术学院的一份实验报告，旨在通过实际操作让学生熟悉建模工具并掌握设计模式，特别是简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。实验内容包括设计一个能绘制不同几何图形的程序，并在不同的环境下创建不同动物的抽象工厂代码示例。" 在软件开发中，设计模式是解决常见问题的最佳实践，它们为程序员提供了在特定情况下组织代码的蓝图。本实验主要涉及了三种工厂模式： 1. **简单工厂模式**：这是一种静态工厂模式，用于创建对象。在这个实验中，用于绘制几何图形的程序，如圆形、矩形、正方形和三角形。简单工厂模式包含一个工厂类，它负责根据输入条件创建具体的产品对象。在这个案例中，工厂类会根据需求返回相应的几何图形对象，并确保这些对象都实现了共享的接口或基类，如`draw`和`erase`方法。 2. **工厂方法模式**：相较于简单工厂模式，工厂方法模式将对象的创建委托给子类来实现。在实验的第二部分，要求使用工厂方法模式改进简单工厂。这意味着创建不同类型的几何图形时，每个图形类（如Circle、Rectangle等）都有自己的工厂类，这些工厂类负责实例化它们自身，这样可以增加系统的灵活性和可扩展性。 3. **抽象工厂模式**：此模式关注于提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们的具体类。在给出的电脑游戏例子中，`ContinentFactory`是一个抽象工厂，它定义了创建草食动物（Herbivore）和食肉动物（Carnivore）的方法。不同的具体工厂类（如`AfricaFactory`）实现了这些抽象方法，返回特定大陆的动物实例，如`Wildebeest`。这种模式使得游戏可以轻松地添加新的大陆和对应的动物种类，同时保持了代码的封装和独立性。 实验通过这样的设计，让学生理解和体会这三种工厂模式在实际问题中的应用，以及它们如何帮助实现代码的解耦和可扩展性。此外，实验还强调了使用UML进行系统建模的重要性，以便清晰地表示类之间的关系。 在学习和应用这些设计模式时，学生应关注以下关键点： - **接口和继承**：理解所有几何图形都必须实现相同的接口或继承自同一基类，以便于工厂可以创建并调用通用方法。 - **多态性**：通过接口或基类，可以编写通用的代码来处理不同的几何图形或动物对象，体现多态性的优势。 - **开闭原则**：设计应对扩展开放，对修改关闭，这意味着当需要添加新的几何图形或动物类型时，只需添加新的工厂类，而不需要修改已有的代码。 设计模式实验是软件工程教育中的重要组成部分，它帮助学生掌握面向对象设计的核心原则，提升他们解决复杂问题的能力。通过实际操作，学生能够更好地理解如何在实际项目中运用这些模式，提高代码质量和可维护性。