结构型设计模式 - 大作业

题目

结构型设计模式大作业：多平台多媒体播放器系统

一、项目背景

为了构建一个可扩展、易维护的多平台多媒体播放器系统，我们需要支持播放不同格式的媒体文件（如 MP3、MP4、AVI），并支持跨平台播放（如 Windows、Linux）。此外，为了提升用户体验，该播放器还应支持播放过程中的附加功能（如字幕、倍速、音效增强），同时具备播放列表的组织能力和访问权限控制。为简化客户端调用过程，应对系统暴露一个统一的操作接口。

二、任务目标

本练习题旨在训练你将多种结构型设计模式融合运用，构建复杂系统的能力。你需要使用以下六种结构型设计模式：桥接模式、装饰器模式、组合模式、适配器模式、代理模式和外观模式。

三、开发任务分解

任务1：实现桥接模式结构

目标：解耦媒体类型（MP3、MP4）与播放平台（Windows、Linux）。

要求：

  • 定义接口 Platform，包含方法 decode(String filename)。

  • 创建类 WindowsPlatform 和 LinuxPlatform 实现 Platform 接口。

  • 定义抽象媒体类（可选）或直接定义类 MP3 与 MP4，实现接口 Media。

  • 媒体类持有 Platform 引用，通过 platform.decode(…) 播放文件。

实现建议：桥接模式重点在于媒体种类和平台种类之间的解耦。

任务2：实现装饰器模式结构

目标：为媒体播放过程动态叠加功能，如字幕、倍速播放、音效增强等。

要求：

  • 创建抽象类 MediaDecorator，实现 Media 接口并持有 Media 实例。

  • 创建具体装饰类 SubtitleDecorator、SpeedDecorator、EffectDecorator。

  • 每个装饰器调用原始 media.play()，再叠加附加操作。

实现建议：可将多个装饰器组合使用，形成链式调用结构。

任务3：实现组合模式结构

目标：使用播放列表统一管理媒体项或嵌套播放列表，实现递归播放。

要求：

  • 定义类 Playlist，实现 Media 接口。

  • 定义 List<Media> 成员变量，支持添加媒体或子播放列表。

  • 在 play() 方法中，遍历 items 调用每个媒体项的 play()。

实现建议：Playlist 和 MP3/MP4 都实现 Media 接口，形成树形结构。

任务4：实现适配器模式结构

目标：将老旧 AVI 媒体格式转换为系统可播放格式（通过适配 MP4）。

要求：

  • 创建类 AviAdapter，实现 Media 接口。

  • 在内部持有 MP4 实例，将 AVI 文件名包装成 MP4 并播放。

实现建议：适配器模式用于“接口转换”，让 AVI 行为看起来像 Media。

任务5：实现代理模式结构

目标：在播放前进行权限验证，播放后记录日志。

要求：

  • 创建类 MediaProxy，实现 Media 接口。

  • MediaProxy 构造函数中接收真实 Media 对象和用户身份。

  • 在 play() 中先判断权限，再调用真实对象的 play()，并打印日志。

实现建议：可设置用户 admin 具有播放权限，非 admin 提示权限不足。

任务6：实现外观模式结构

目标：简化客户端播放流程，提供统一播放入口。

要求：

  • 创建类 MediaPlayerFacade，包含方法 playMedia(Media media)。

  • 在客户端只使用 facade 对象播放任意媒体或播放列表。

实现建议：将播放、装饰、代理等过程对客户端隐藏，降低复杂度。

四、参考输出

媒体播放开始：
播放媒体：song1.mp3（Windows平台）
-> 字幕开启
-> 1.5 倍速
播放媒体：video1.mp4（Linux平台）
-> 音效增强
播放媒体：video2.avi（通过适配器转换）
播放子播放列表：
播放媒体：song2.mp3
权限验证成功
日志记录：song2.mp3 已播放

代码

PlantUML