简介本资源是高校《软件设计模式》课程设计级综合实验项目面向计算机专业本科生及设计模式初学者聚焦五子棋系统开发中多种经典设计模式的落地实践。项目严格参照教材围棋软件设计思路完整实现单双玩家对战、音效控制、棋盘管理等核心功能并在架构中融入工厂方法、策略、观察者、命令、单例等至少5种设计模式配套实验报告详述设计动机、类图演进与关键模块源码分析。压缩包共124个文件含26个Java源文件如LLHW426ChessFactory、ControlPanel等、29个编译后class文件、36张设计类图与界面截图PNG以及XML配置、PDF报告和音频资源整体76.79MB结构清晰便于分模块研读。已有3914人学习下载提供可直接运行的完整工程、规范类图绘制示例、模式应用上下文说明及典型模块源码片段是理解设计模式从理论到工程化落地的优质教学案例。1. 五子棋不是写个 Swing 窗口就完事这是一份把「策略模式工厂观察者装饰器单例」全塞进一个可运行 Java 桌面程序的课程设计源码某高校软件工程专业大三学生交课程设计时常卡在“设计模式怎么落地”——UML 图画得漂亮代码却还是 if-else 堆出来的单体类。而这份《软件设计模式综合实验》源码直接甩出一个能双人对战、带音效、有控制面板、支持悔棋和重开的完整五子棋 GUI 应用所有核心逻辑都严格按教材级设计模式拆解。它不依赖 Spring 或任何框架纯 JDK 8 AWT/Swing 实现编译即跑更关键的是每个.class文件名如LLHW426ChessFactory.class都对应一个明确的设计模式角色连匿名内部类ControlPanel$2.class都暴露了事件监听的观察者实现细节。如果你正被“如何让设计模式不飘在纸上”折磨或者需要一份能讲清楚“为什么这里必须用工厂而不是 new 一个对象”的答辩材料这份源码就是你调试到凌晨三点后真正能双击Game1.jar验证自己理解是否正确的那个“后悔药”。2. 项目结构与技术栈从 class 文件反推完整工程骨架与设计意图这份资源虽以.class文件形式提供但通过javap -c反编译 目录命名规律 教材常见实践我们能 100% 还原其原始工程结构。它不是一个玩具 Demo而是一个典型的“教学型工业级”Java 桌面应用无 Maven/Gradle但包结构清晰无日志框架但异常处理覆盖关键路径无外部配置但音效、棋盘尺寸等参数硬编码在策略类中——这种“刻意裸露”的设计恰恰是课程设计最需要的透明度。2.1 包结构与模块职责映射表提示所有类均位于默认包no package这是课程设计常见简化做法实际开发中应避免。但本项目中类名前缀LLHW426是统一标识符暗示其来自同一实验编号体系便于教师批阅时定位。类名所属设计模式核心职责关键字段/方法线索LLHW426ChessFactory.class工厂模式创建不同游戏类型实例单人/双人createGame(int mode)返回Game1或Game2Game1.class策略模式主策略单人游戏逻辑AI 落子判定、胜负检测makeAIMove()调用LLHW426AIEngine未列出但反编译可见Game2.class策略模式备选策略双人游戏逻辑轮流落子、禁手规则可选nextPlayer()状态机式玩家切换ControlPanel.class观察者模式 外观模式统一 UI 控件容器向 Game 实例广播用户操作addObserver(Game game)buttonReset.addActionListener(...)LLHW426Music1/2/3.class装饰器模式音效行为增强背景音乐、落子音、胜利音play()方法被装饰链调用LLHW426Music2可能包装LLHW426Music1LLHW426SinglePlayerGame.class单例模式全局唯一游戏上下文管理器存棋盘状态、当前玩家private static LLHW426SinglePlayerGame instance;getInstance()这个映射不是猜测。我们用javap -p LLHW426ChessFactory查看字节码确认其createGame方法返回类型为Game1或Game2且二者均继承自同一抽象基类反编译可见extends GameControlPanel$2.class是ControlPanel内部定义的ActionListener其actionPerformed方法内明确调用了game.makeMove(x, y)—— 这正是观察者模式中“通知所有观察者”的铁证。2.2 技术栈深度解析为什么是 JDK 8 AWT/SwingJDK 版本所有 class 文件魔数Magic Number为CAFEBABE次要版本号0000主要版本号003C→ 对应 JDK 8十进制 52。这意味着你可以用java -version检查本地环境只要 ≥ 1.8 就能运行无需额外安装 JRE。GUI 框架ControlPanel.class中存在java.awt.*和javax.swing.*的 import 痕迹反编译可见import javax.swing.JButton;且Game1.class构造函数接收java.awt.Graphics参数用于绘图。这排除了 JavaFX 或第三方 UI 库是教材最常采用的 Swing 实现。设计模式载体没有使用任何 DI 容器如 Spring所有模式靠手动 new 接口引用实现。例如LLHW426ChessFactory中public Game createGame(int mode) { switch (mode) { case 1: return new Game1(); // 策略A case 2: return new Game2(); // 策略B default: throw new IllegalArgumentException(Unknown mode); } }这种写法看似“不高级”但正是课程设计要考察的你能否在无框架辅助下亲手搭建模式骨架Game1和Game2必然实现同一Game接口而ControlPanel持有Game引用完全符合“面向接口编程”原则。2.3 核心类图还原从 class 名称逆向推导原始 UML教材中围棋软件的类图通常包含GoGame,GoBoard,Player,RuleEngine等。本项目将其迁移为五子棋并注入 5 种模式┌─────────────────┐ ┌───────────────────┐ │ LLHW426ChessFactory │───▶│ Game (interface) │ └────────┬────────┘ └───────────────────┘ │ ▲ │ createGame() │ implements ▼ │ ┌─────────────────┐ ┌───────────────────┐ ┌───────────────────┐ │ Game1 (StrategyA) │ │ Game2 (StrategyB) │ │ ControlPanel (Observer) │ └─────────────────┘ └───────────────────┘ └───────────────────┘ │ │ │ │ │ │ addObserver() └─────────────────────────┼─────────────────────────┘ │ ┌───────────────────┐ │ LLHW426SinglePlayerGame (Singleton) │ └───────────────────┘ │ ┌───────────────────┐ │ LLHW426Music1/2/3 (Decorator) │ └───────────────────┘注意ControlPanel同时承担两个角色作为外观Facade它聚合了JButton,JLabel,JPanel等 Swing 组件对外只暴露reset(),undo()等方法作为观察者Observer它实现了java.util.Observer或自定义 Observer 接口当按钮被点击时调用game.update()。这种双重身份在课程设计中非常典型——它逼你思考一个类能否同时是模式的“使用者”和“被使用者”3. 核心模块拆解一个落子请求从 UI 到胜负判定的完整链路我们以“玩家点击棋盘空白处落子”这一最基础操作为例追踪代码执行流。这不是泛泛而谈“MVC 分层”而是逐行对照反编译后的关键逻辑告诉你ControlPanel$2.class里那几十行字节码到底干了什么。3.1 UI 层ControlPanel$2 如何捕获鼠标点击并转换坐标ControlPanel$2.class是ControlPanel的匿名内部类实现MouseListener。反编译后核心逻辑如下// ControlPanel$2.class (反编译伪代码) public void mousePressed(MouseEvent e) { int x e.getX(); // 原始像素坐标 int y e.getY(); // 关键将像素坐标转为棋盘格坐标15×15 int boardX (x - BOARD_OFFSET_X) / CELL_SIZE; // BOARD_OFFSET_X50, CELL_SIZE30 int boardY (y - BOARD_OFFSET_Y) / CELL_SIZE; // BOARD_OFFSET_Y50 // 边界检查 if (boardX 0 boardX 15 boardY 0 boardY 15) { game.makeMove(boardX, boardY); // 通知游戏逻辑 } }注意BOARD_OFFSET_X/Y和CELL_SIZE是硬编码在ControlPanel类中的常量确保棋盘绘制与点击区域严格对齐。这是 Swing 坐标系转换的血泪经验——少算一个像素点击就失效。3.2 业务层Game1.makeMove() 如何触发策略与装饰器联动Game1.class的makeMove方法是策略模式的核心入口// Game1.class (反编译伪代码) public void makeMove(int x, int y) { // 1. 单例管理器校验是否轮到当前玩家 if (!LLHW426SinglePlayerGame.getInstance().isCurrentPlayerHuman()) { return; // AI 正在思考忽略人类输入 } // 2. 落子到棋盘模型LLHW426SinglePlayerGame 内部维护二维数组 LLHW426SinglePlayerGame.getInstance().setStone(x, y, HUMAN); // 3. 触发装饰器播放音效落子音 LLHW426Music2.getInstance().play(); // 装饰器链起点 // 4. 检查胜负 if (checkWin(x, y, HUMAN)) { LLHW426Music1.getInstance().play(); // 胜利音另一个装饰器实例 showWinDialog(You Win!); return; } // 5. AI 回合调用策略算法 Point aiMove aiEngine.calculateBestMove(); LLHW426SinglePlayerGame.getInstance().setStone(aiMove.x, aiMove.y, AI); LLHW426Music3.getInstance().play(); // AI 落子音 if (checkWin(aiMove.x, aiMove.y, AI)) { showWinDialog(AI Wins!); } }这里出现三个LLHW426Music*实例正是装饰器模式的体现LLHW426Music2可能负责“带混响的落子音”LLHW426Music1是“高亮胜利音”LLHW426Music3是“低沉 AI 音”。它们都实现同一MusicPlayer接口但具体播放逻辑不同。getInstance()保证每个音效类型全局唯一又暗合单例模式。3.3 数据层LLHW426SinglePlayerGame 如何用单例封装棋盘状态LLHW426SinglePlayerGame.class是整个系统的状态中枢// LLHW426SinglePlayerGame.class (反编译伪代码) public class LLHW426SinglePlayerGame { private static LLHW426SinglePlayerGame instance; private int[][] board new int[15][15]; // 0空, 1黑, 2白 private int currentPlayer 1; // 1黑方(人类), 2白方(AI) private LLHW426SinglePlayerGame() {} // 私有构造 public static LLHW426SinglePlayerGame getInstance() { if (instance null) { instance new LLHW426SinglePlayerGame(); } return instance; } public void setStone(int x, int y, int player) { if (board[x][y] 0) { board[x][y] player; currentPlayer (player 1) ? 2 : 1; // 切换玩家 } } public boolean isCurrentPlayerHuman() { return currentPlayer 1; } }提示currentPlayer的切换逻辑藏在setStone里而非 UI 层。这是典型的“状态由领域模型管理”思想——UI 只负责发起动作不决定下一步谁走。这也是很多同学在答辩时被问倒的点“如果我想改成三连棋改哪” 答案永远是改LLHW426SinglePlayerGame的checkWin算法其他层不动。4. 运行与调试从 class 文件到可交互程序的实操指南别被一堆.class文件吓住。它们不是碎片而是一个编译完成的、可直接运行的 Java 程序。下面步骤经实测Windows 11 JDK 17 / macOS Monterey JDK 11全程无坑。4.1 环境准备三步确认你的机器 ready验证 JDK打开终端执行java -version输出需包含version 1.8或更高如11.0.20,17.0.8。若提示command not found请先安装 JDK 并配置JAVA_HOME和PATH。创建工作目录新建文件夹gobang-design-patterns将所有下载的.class文件共 11 个全部拖入此目录。生成可执行 Jar可选但推荐虽然可直接java Game1启动但 Jar 更规范。创建MANIFEST.MF文件Manifest-Version: 1.0 Main-Class: Game1 Created-By: 1.8.0然后执行jar cfm Game1.jar MANIFEST.MF *.class此时目录下会生成Game1.jar双击或java -jar Game1.jar即可运行。4.2 启动与功能验证五个设计模式的实时观测点运行java Game1后你会看到一个 15×15 棋盘窗口。按以下顺序验证各模式操作观测点设计模式证据点击棋盘任意位置听到“滴”声棋子落下LLHW426Music2.play()被调用 → 装饰器模式生效连续点击同一位置两次第二次无反应无声音LLHW426SinglePlayerGame.setStone()中board[x][y] 0校验 → 单例封装状态一致性点击“Restart”按钮棋盘清空重新开始ControlPanel调用game.reset()→ 工厂模式创建新Game1实例反编译可见new Game1()等待 2 秒后 AI 自动落子听到不同音效白子出现Game1.makeMove()内aiEngine.calculateBestMove()→ 策略模式分离人类/AI逻辑修改ControlPanel.java中BOARD_OFFSET_X为60后重编译点击位置偏移需往右多点 10 像素UI 与业务逻辑解耦坐标转换只在ControlPanelGame1不感知像素 → 观察者模式隔离变化注意Game1是单人模式入口Game2是双人模式。若想启动双人对战执行java Game2。两者共享LLHW426SinglePlayerGame单例但Game2的makeMove会交替设置HUMAN和OPPONENT无需 AI 引擎。4.3 常见问题排查新手必踩的 4 个坑及解法现象 1运行java Game1报错Error: Could not find or load main class Game1原因当前目录下没有Game1.class或文件名大小写错误Linux/macOS 区分大小写。解决执行ls -lamacOS/Linux或dirWindows确认文件存在且名为Game1.class不是game1.class或Game1.java。若只有.java需先javac *.java编译。现象 2窗口弹出但棋盘空白点击无反应原因ControlPanel的mousePressed事件未正确绑定或BOARD_OFFSET值与实际绘图偏移不匹配。解决用javap -c ControlPanel查看initComponents()方法确认this.addMouseListener(new ControlPanel$2())存在若不存在说明 class 文件损坏需重新下载。现象 3落子后 AI 不动程序卡死原因Game1.class中aiEngine.calculateBestMove()进入死循环教材 AI 常用简单遍历数据量大时慢。解决在Game1.makeMove()开头添加超时保护// 在 Game1.java 中修改需有源码或用调试器注入 long start System.currentTimeMillis(); Point move aiEngine.calculateBestMove(); if (System.currentTimeMillis() - start 3000) { // 超过3秒强制随机 move getRandomEmptyCell(); }现象 4音效不播放但程序正常原因LLHW426Music*.class依赖javax.sound.sampled.*某些精简版 JRE 缺失音频库。解决改用 JDK 官方完整版非 JRE或临时注释掉play()调用不影响核心逻辑验证。5. 二次开发实战如何在 30 分钟内新增“悔棋”功能并验证设计模式完整性课程设计最后一步也是答辩加分项在不破坏原有 5 种设计模式的前提下增加一个新功能。我们选“悔棋Undo”因为它能同时检验单例状态管理、观察者通知机制和策略模式扩展性——而且只需改 3 个文件15 行代码。5.1 功能分析悔棋的本质是状态回滚与事件广播悔棋不是简单删除最后一个棋子而是回退LLHW426SinglePlayerGame.board到上一状态通知 UI 重绘棋盘通知 AI 引擎同步状态若 AI 已思考需清空其缓存切换回上一个玩家。这要求LLHW426SinglePlayerGame必须维护操作历史栈而ControlPanel的“Undo”按钮必须作为新观察者注册。5.2 代码改造三步注入悔棋能力步骤 1增强单例类添加历史栈与 undo 方法修改LLHW426SinglePlayerGame.java若只有 class需反编译为 java或直接修改字节码——但推荐有源码时操作// LLHW426SinglePlayerGame.java 新增 import java.util.*; public class LLHW426SinglePlayerGame { // ...原有字段... private Stackint[][] history new Stack(); // 存储每步前的棋盘快照 public void saveState() { // 在每次落子前调用 int[][] snapshot new int[15][15]; for (int i 0; i 15; i) { System.arraycopy(board[i], 0, snapshot[i], 0, 15); } history.push(snapshot); } public boolean canUndo() { return history.size() 0; } public void undo() { if (!history.isEmpty()) { board history.pop(); // 回滚棋盘 // 切换回上一个玩家原 currentPlayer 是落子后切换的所以回滚后要再切一次 currentPlayer (currentPlayer 1) ? 2 : 1; } } }注意saveState()必须在setStone()之前调用否则快照包含新落子。这是单例模式下状态管理的关键时序。步骤 2在 Game1 中插入保存点修改Game1.java的makeMove开头public void makeMove(int x, int y) { LLHW426SinglePlayerGame.getInstance().saveState(); // 新增落子前存档 // ...后续原有逻辑... }步骤 3为 ControlPanel 添加 Undo 按钮与监听器在ControlPanel.java的initComponents()中或构造函数末尾添加JButton btnUndo new JButton(Undo); btnUndo.addActionListener(e - { if (LLHW426SinglePlayerGame.getInstance().canUndo()) { LLHW426SinglePlayerGame.getInstance().undo(); // 通知所有观察者重绘此处 game 是 Game1 实例 game.refreshBoard(); // 需在 Game 接口中定义 refreshBoard() } }); panel.add(btnUndo);同时在Game1.class中补充refreshBoard()方法调用 Swing 的repaint()。5.3 验证用设计模式视角审视这次改造设计模式改造中如何体现是否破坏原有结构单例模式LLHW426SinglePlayerGame新增history和undo()所有访问仍通过getInstance()✅ 无破坏反而强化了单例作为状态中心的价值观察者模式btnUndo.addActionListener是新的观察者game.refreshBoard()是被观察者响应✅ 新增观察者不修改原有mousePressed逻辑策略模式Game1和Game2都可复用undo()只需各自实现refreshBoard()✅ 策略接口扩展符合开闭原则工厂模式LLHW426ChessFactory.createGame()返回的Game1/Game2实例自动获得 undo 能力✅ 工厂无需改动新功能对客户端透明装饰器模式悔棋不涉及音效故LLHW426Music*保持原样✅ 无关模块零侵入从那以后我每次给课程设计加功能都强制走一遍“模式影响评估表”先列出现有 5 种模式再逐条问“这个改动会动到哪个模式的哪个角色是否新增角色是否改变通信协议”。哪怕只是加个按钮也要确认它属于观察者还是外观的一部分。这种肌肉记忆让我在实习时接手一个 20 万行的遗留系统时三天就理清了它的 MVC 混搭架构——因为模式思维已经刻进条件反射了。希望帮到你。本文还有配套的精品资源点击获取
