19种设计模式的C++实现及EA类图绘制

设计模式是软件开发领域中用于解决特定问题的一套被广泛认可的最佳实践。它们是面向对象编程中代码复用和降低复杂性的基础，帮助开发者编写更清晰、更易维护的代码。本知识点将详细介绍在标题中提到的19个设计模式，并解释它们是如何在EA（Enterprise Architect）软件中进行类图绘制，以及如何用C++语言实现，并在CentOS 6.7系统上进行测试的过程。 ### 设计模式概述 设计模式通常分为三大类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。 #### 创建型模式 - **单例模式**：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。 - **工厂方法模式**：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。 - **抽象工厂模式**：提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。 - **建造者模式**：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。 - **原型模式**：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。 #### 结构型模式 - **适配器模式**：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。 - **桥接模式**：将抽象部分与实现部分分离，使它们都可以独立地变化。 - **组合模式**：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。 - **装饰模式**：动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，装饰模式比生成子类更为灵活。 - **外观模式**：为子系统中的一组接口提供一个统一的接口，这个接口使得子系统更加容易使用。 - **享元模式**：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。 - **代理模式**：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。 #### 行为型模式 - **责任链模式**：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。 - **命令模式**：将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。 - **解释器模式**：给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，该解释器使用该表示来解释语言中的句子。 - **迭代器模式**：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。 - **中介者模式**：用一个中介对象来封装一系列的对象交互。 - **备忘录模式**：在不破坏封装的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。 - **观察者模式**：对象间的一对多依赖关系，当一个对象改变状态时，它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。 - **状态模式**：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。 - **策略模式**：定义一系列的算法，把它们一个个封装起来，并使它们可相互替换。 - **模板方法模式**：在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。 ### 使用EA绘制类图 EA软件是一个强大的UML工具，它允许开发者设计、建模和文档化软件应用程序。使用EA绘制类图的过程涉及以下步骤： 1. 启动EA软件，并创建一个新项目。 2. 定义包结构，以组织不同的设计模式类图。 3. 对于每种设计模式，创建一个新的类图。 4. 在类图中定义类、接口、继承关系、关联、依赖和聚合等。 5. 使用EA的工具箱来拖放和配置不同的UML图形元素，如类、接口、箭头等。 6. 标记类中的方法和属性，并添加注释以解释每个部分的职责和交互。 ### C++实现 C++是一种通用的编程语言，拥有面向对象编程的特性，非常适于实现设计模式。在实现时，会遵循以下步骤： 1. 根据EA绘制的类图，在C++中创建相应的类和接口。 2. 实现类的方法，确保它们符合类图中定义的职责和签名。 3. 使用继承、多态和封装等面向对象的原则来编写代码。 4. 编写单元测试以确保每个设计模式的实现按预期工作。 5. 对于涉及多个对象协作的设计模式，编写客户端代码以演示模式的应用。 ### 在CentOS 6.7上完成测试 CentOS 6.7是一个企业级的Linux发行版，广泛用于服务器和开发环境中。在CentOS上进行测试的步骤包括： 1. 安装必要的开发工具和库，如GCC编译器、make工具、CMake等。 2. 编写一个构建脚本或Makefile来自动化编译和链接过程。 3. 使用C++编译器编译源代码，生成可执行文件。 4. 运行测试用例，验证设计模式的实现是否正确。 5. 分析测试结果，解决任何出现的问题。 6. 可能还需要编写文档来记录测试过程和结果。 ### 结论 设计模式是软件开发中的重要工具，它们帮助开发者通过已被验证的解决方案来解决软件设计中的问题。EA软件在绘制类图方面提供了强大的支持，而C++提供了实现这些模式所需的灵活性和功能。在CentOS系统上进行测试则确保了设计模式的实现能够在Linux环境中可靠运行。掌握这些知识点对于任何希望在软件开发领域内提升自己的技术能力的专业人士来说都是至关重要的。