2016-2017学年第2学期《设计模式》考试A卷及答案解析

### 知识点概览 本文件提供的是一份计算机科学与技术专业的《设计模式》课程期末考试A卷及其参考答案。这份材料覆盖了设计模式这一领域的重要知识点，对于学习软件开发、系统设计以及软件工程的学生和从业者来说，是难得的复习和自测资源。 #### 设计模式概念 设计模式是软件工程中，针对特定问题的可复用解决方案。它们是软件设计中经过验证的模板，用以解决软件设计中重复出现的问题，并且提供了一种通用的设计语言，使得设计者之间的沟通更为高效。 - **模式的组成**：每个设计模式通常包括模式名称、问题、解决方案、目的、效果、结构、参与者、协作关系、实现方式、已知应用、相关模式等多个要素。 - **模式的分类**：设计模式按照其目的和范围可以分为创建型、结构型和行为型三大类。 #### 创建型模式 创建型模式主要关注对象的创建，提供了更加灵活和可复用的方式来创建对象，而不是直接实例化一个类。常见的创建型模式有： - **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**：定义了一个创建对象的接口，但让子类决定要实例化的类是哪一个。 - **抽象工厂模式**：为创建一系列相关或相互依赖的对象提供一个接口，而无须指定它们具体的类。 - **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，并且通过复制这些原型创建新的对象。 #### 结构型模式 结构型模式涉及如何组合类和对象以获得更大的结构。它们是关于如何处理类和对象的组合以实现新功能。结构型模式包括： - **适配器模式**：将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口，目的是使原本接口不兼容的类可以合作无间。 - **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。组合能让客户以一致的方式处理个别对象以及对象组合。 - **装饰器模式**：动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能而言，装饰器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，从而让子系统更容易使用。 - **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 行为型模式关注对象之间的通信，描述了对象之间如何相互协作来完成任务。它们包括： - **责任链模式**：为了避免请求发送者与多个接收者耦合在一起，将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它为止。 - **命令模式**：将一个请求封装为一个对象，从而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，这个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，中介者使各对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。 - **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。这样以后就可将该对象恢复到原先保存的状态。 - **观察者模式**：定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。 - **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。对象看起来似乎修改了它的类。 - **策略模式**：定义一系列的算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可互相替换。本模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。 - **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不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。 - **访问者模式**：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。 这份材料中的参考答案可以帮助学生理解每个设计模式的应用场景和实现方式，通过对比自己的答案，可以更直观地认识到自己在概念理解或实践应用中的不足之处，从而进行针对性的学习和改进。对于教师而言，这也是评估教学效果和学生掌握情况的重要工具。