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      2016年下半年软考系统架构设计师将于11月12日举行。大家都准备好了吗？下面由希赛小编为大家整理了一些系统架构设计师试题，希望对大家有所帮助。

     试题三

      阅读以下关于设计模式应用的叙述，根据要求回答问题。

      [说明]某软件公司承接了一项面向儿童的模拟游戏软件的开发任务，该游戏软件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。游戏软件需要模拟的鸭子种类及其特征如表2—13所示

      为支持将来能够模拟更多种类鸭子的特征，该公司架构师采用某种设计模式设计的类图如图2-9所示。在图2—9中，类Duck描述了抽象的鸭子，方法fly7、quack7和display7分别表示不同种类的鸭子都具有飞行特征、发声特征和外观特征；类FlyBehavior与QuackBehavior分别用于表示抽象的飞行行为与发声行为。

      7、[问题1]

      请用350字以内的文字指出该公司架构师所采用的设计模式的具体名称、设计意图及其优缺点。

      8、[问题2]

      请用400字以内的文字指出该公司架构师所采用的设计模式的适用性，以及图2-9中需要考虑哪些实现问题?

      9、[问题3]

      设计模式在力度和抽象层次上各不相同。按设计模式的目的划分，可分为创建型、结构型和行为型3种模式；按设计模式的范围划分，可分为类设计模式和对象设计模式两种。请将下列A～J标记的设计模式填入到表2—14中的(1)～(5)空缺处。(请用A～J答题)

      A．AbstractFactory模式

      B．Adapter模式

      C．ChainofResponsibility模式

      D．Decorator模式

      E．FactoryMethod模式

      F．Flyweight模式

      G．Interpreter模式

      H．Iterator模式

      I．TemplateMethod模式

      J．Visitor模式

      参考答案

      7、依题意，在图2-9中，Duck为抽象类，描述了抽象的鸭子，方法fly()、quack()和display()分别表示不同种类的鸭子都具有飞行特征、发声特征和外观特征；而类RubberDuck、MallardDuck、CottonDuck和RedHeadDuck分别描述具体的鸭子种类；类FlyBehavior与QuackBehavior为抽象类，分别用于表示抽象的飞行行为与发声行为；类FlyNoWav与FlyWithWings分别描述不能飞行的行为和用翅膀飞行的行为；类Quack、Squeak与QuackNoWay分别描述发出“嘎嘎”声的行为、发出橡皮与空气摩擦声的行为和不发声的行为。鉴于不同的鸭子种类只是在行为方面有所区别，且为支持将来能够模拟更多种类鸭子的特征，该公司架构师最有可能采用策略(Strategy)设计模式来设计如图2—9所示的模拟鸭子游戏软件。

      Strategy模式定义了一组能够用来表示可能行为集合的类。这些行为可以在应用程序中使用，来修改应用程序功能。Strategy(策略)模式的设计意图是，定义一系列的算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可相互替换，使得算法可独立于使用它的客户而变化。具体而言，该模式是一种定义一系列算法的方法，从概念上看，所有这些算法完成的都是相同的工作，只是实现不同，它可以以相同的方式调用所有的算法，减少了各种算法类与使用算法类之间的耦合。Strategy模式的一般结构如图2—13所示。

      Strategy模式具有以下一些优点和缺点。

      (1)另一种子类化方法。Strategy类层次为Context(上下文)定义了一系列的可供重用的算法或行为。继承有助于析取出这些算法中的公共功能。可以直接生成一个Context类的子类，从而给它以不同的行为。但这会将行为强制编制到Context中，而将算法的实现与Context的实现混合起来，从而使Context难以理解、难以维护和难以扩展，而且还不能动态地改变算法。最后得到一堆相关的类，它们之间的差别是它们所使用的算法或行为。将算法封装在独立的Strategy类中使得架构师可以独立于Context而改变它，使它易于切换、理解和扩展。

      (2)在类自身中定义了每一个行为，从而减少了一些条件语句；Strategy模式提供了用条件语句选择所需行为以外的另一种选择。当不同的行为堆砌在一个类中时，很难避免使用条件语句来选择合适的行为。将行为封装在一个个独立的Strategy类中消除了这些条件语句。

      (3)更容易扩展模型，即在不对应用程序进行代码修改的情况下，使该模式具有新的行为。

      (4)客户必须了解不同的Strategy。该模式有一个潜在的缺点，就是一个客户要选择一个合适的Strategy就必须知道这些Strategy到底有何不同。此时可能不得不向客户暴露具体的实现问题。因此仅当这些不同行为变成与客户相关的行为时，才需要使用Strategy模式。

      (5)Strategy和Context之间的通信开销。无论各个ConcreteStrategy(具体策略)实现的算法是简单还是复杂，它们都共享Strategy定义的接口。因此很可能某些ConcreteStrategy不会都用到所有通过这个接口传递给它们的信息；简单的ConcreteStrategy可能不使用其中的任何信息。这就意味着有时Context．会创建和初始化一些永远不会用到的参数。如果存在这样问题，那么将需要在Strategy和Context之间进行更加紧密的耦合。

      (6)增加了对象的数目。Strategy增加了一个应用中的对象的数目。有时可以将Strategy实现为可供各Context共享的无状态的对象来减少这一开销。任何其余的状态都由Context维护。Context在每一次对Strategy对象的请求中都将这个状态传递过去。共享的Strategy不应在各次调用之间维护状态。

      8、在以下情况中，应该使用Strategy模式。

      (1)许多相关类只是在行为方面有所区别。“策略”提供了一种用多个行为中的一个行为来配置一个类的方法。

      (2)需要使用一个算法的不同变体。例如，定义了一些反映不同的空间或时间权衡的算法，当这些变体实现为一个算法的类层次时，可以使用策略模式。

      (3)算法使用客户端未知的数据，可使用策略模式以避免暴露复杂的、与算法相关的数据结构。

      (4)一个类定义了多种行为，并且这些行为在这个类的操作中以多个条件语句的形式出现。将相关的条件分支移入它们各自的Strategy类中以代替这些条件语句。

      依题意，在图2-9中，需要考虑以下一些Strategy模式实现问题。

      (1)定义类Duck和类FlyBehavior(或类QuackBehavior)接口。这些接口必须使得类FlyWithwings、类FlyNoWay、类Quack、类Squeak和类QuackNoWay等能够有效地访问它所需要的类Duck中的任何数据，反之亦然。一种解决办法是让类Duck将数据放在参数中传递给类FlyBehavior(或类QuackBehavior)操作，也就是说，将数据发送给类FlyBehavior(或类QuackBehavior)。这使得类FlyBehavior(或类QuackBehavior)和类Duck解耦。但从另一个角度考虑，类Duck也可能发送一些类FlyBehavior(或类QuackBehavior)不需要的数据。

      另一种解决办法是让类Duck将自身作为一个参数传递给类FlyBehavior(或类QuackBehavior)，该类FlyBehavior(或类QuackBehavior)再显式地向类Duck请求数据；或者类FlyBehavior(或类QuackBehavior)可以存储对它的类Duck的一个引用，这样根本不再需要传递任何东西。这两种情况下，类FlyBehavior(或类QuackBehavior)都可以请求到它所需要的数据。但要求类Duck必须对它的数据定义一个更为精细的接口，这将使得类FlyBehavior(或类QuackBehavior)和类Duck更加紧密地耦合在一起。

      (2)将类FlyBehavior(或类QuackBehavior)作为模板参数。例如，在C++中，可利用模板机制用一个Strategy来配置一个类。然而这种技术仅当下面条件满足时才可以使用：可以在编译时选择Strategy；它无须在运行时改变。在这种情况下，要被配置的类(如类Duck)被定义为以一个Strategy类作为一个参数的模板类。使用模板不再需要定义给类FlyBehavior(或类QuackBehavior)定义接口的抽象类。把类FlyBehavior(或类QuackBehavior)作为一个模板参数也使得可以将一个类FlyBehavior(或类QuackBehavior)和它的类Duck静态地绑定在一起，从而提高效率。

      (3)尽量使类FlyBehavior(或类QuackBehavior)成为可选的对象。即使在不使用额外的FlyBehavior(或类OuackBehayior)对象的情况下，类Duck也还有意义，那么它还可以被简化。类Duck在访问类FlyBehavior(或类QuackBehavior)前先检查它是否存在，如果有，那么就使用它；如果没有，那么类Duck执行默认的行为。这种方法的好处是客户根本不需要处理FlyBehavior(或类QuackBehavior)对象，除非它们不喜欢默认的行为。

      9、设计模式主要用于得到简洁灵活的系统设计，GoF的书中共有23个设计模式，这些模式可以按两个准则来分类：一是按设计模式的目的划分，可分为创建型、结构型和行为型3种模式；二是按设计模式的范围划分，即根据设计模式是作用于类还是作用于对象来划分，可分为类设计模式和对象设计模式，如表2—16所示。

      创建型模式是对对象实例化过程的抽象，它通过采用抽象类所定义的接口，封装了系统中对象如何创建及组合等信息。该模式允许在系统中创建对象，而不需要在代码中标识特定类的类型，这样用户就不需要编写大量复杂的代码来初始化对象。它是通过该类的子类来创建对象的。但是，这可能会限制在系统内创建对象的类型或数目。创建型模式主要有FactoryMethod(工厂方法)、AbstractFactory(抽象工厂)、Builder(构建器)、Prototype(原型)和Singleton(单独)等模式。

      结构型模式主要用于如何组合已有的类和对象以获得更大的结构，一般借鉴封装、代理或继承等概念将一个或多个类或对象进行组合和封装，以提供统一的外部视图或新的功能。该模式允许在不重写代码或自定义代码的情况下创建系统，从而使系统具有增强的重复使用性和应用性能。该模式控制了应用程序大部分之间的关系，将以不同的方式影响应用程序。

      结构型模式主要有Adapter(适配器)、Bridge(桥接)、Composite(组成)、Decorator(装饰)、Fagade(外观)、Flyweight(享元)和Proxy(代理)等。行为型模式主要用于对象之间的职责及其提供的服务的分配，它不仅描述对象或类的模式，还描述它们之间的通信模式，特别是描述一组对等的对象怎样相互协作以完成其中任意一个对象都无法单独完成的任务。该模式可以影响一个系统的状态和行为流。通过优化状态和行为流转换及修改的方式，可以简化、优化并且提高应用程序的可维护性。行为型模式主要有Interpreter(解释器)、TemplateMethod(模板方法)、ChainofResponsibility(职责链)、Command(命令)、Iterator(迭代器)、Mediator(中介者)、Memento(备忘录)、Observer(观察者)、State(状态)、Strategy(策略)和Visitor(访问者)等。

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