简单工厂模式

源起

最近在看程杰著作的《大话设计模式》,全书以小菜和大鸟对话的形势,由浅入深的讲解程序的设计思想,影射出一个个设计模式。我之前虽然也使用过一些设计模式,但没有系统的学习、整理、总结,现从该书入手,拟补自己技术领域的一块空白。该书虽以C#语言为基础,但对Java程序猿来说,却不影响阅读。本专栏记录自己学习设计模式的过程及自己的认识,争取从小菜蜕变成大鸟。

定义

从设计模式的类型上来说,简单工厂模式是属于创建型模式,又叫做静态工厂方法(Static Factory Method)模式,简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式。

需求

使用Java来编写一个计算器控制台程序,要求输入两个数和运算符号,得到结果。

实现

级别1

import java.util.Scanner;
 
public class Operateion{
 
         public static void main(String[] args) {
                   Scanner scanner = new Scanner(System.in);
                   try{
                            do{
                                     System.out.println("输入数字A:");
                                     double numA = scanner.nextDouble();
                                     System.out.println("输入运算符(+、-、*、/):");
                                     Stringoperate = scanner.next();
                                     System.out.println("输入数字B:");
                                     double numB = scanner.nextDouble();
                                     double result = 0;
                                     if(operate.equals("+"))
                                               result = numA + numB;
                                     else if (operate.equals("-"))
                                               result = numA - numB;
                                     else if (operate.equals("*"))
                                               result = numA * numB;
                                     else if (operate.equals("/") && numB != 0)
                                               result = numA / numB;
                                     else if (numB == 0)
                                               System.err.println("除数不能为0!");
                                     else
                                               System.err.println("运算符输入有误!");
                                     System.out.println("运算结果为:"+ result);
                                     System.out.println("是否继续操作(Y/N):");
                            }while(!scanner.next().equalsIgnoreCase("n"));
                   }catch (RuntimeException e) {
                            System.err.println("程序发生异常退出!");
                   }
         }
}

上面的程序实现了最基本的四则运算,并对基本的异常进行了处理,还可以循环运算。假如说我别处也需要一个运算的程序,还需要再写一份,难复用。我们需要一份可以复用的代码!

级别2

import java.util.Scanner;
 
public class Operation {
 
         /*客户端代码 */
         public static void main(String[] args) {
                   Scanner scanner = new Scanner(System.in);
                   try{
                            do{
                                     System.out.println("输入数字A:");
                                     double numA = scanner.nextDouble();
                                     System.out.println("输入运算符(+、-、*、/):");
                                     String operate = scanner.next();
                                     System.out.println("输入数字B:");
                                     double numB = scanner.nextDouble();
                                     double result = getResult(numA, numB, operate);
                                     System.out.println("运算结果为:"+ result);
                                     System.out.println("是否继续操作(Y/N):");
                            }while(!scanner.next().equalsIgnoreCase("n"));
                   }catch (RuntimeException e) {
                            System.err.println("程序发生异常退出!");
                   }
         }
        
         /*计算器代码 */
         public static double getResult(double numA, double numB, String operate) {
                   doubleresult = 0;
                   if(operate.equals("+"))
                            result = numA + numB;
                   else if (operate.equals("-"))
                            result = numA - numB;
                   else if (operate.equals("*"))
                            result = numA * numB;
                   else if (operate.equals("/") && numB != 0)
                            result = numA / numB;
                   else if (numB == 0)
                            System.err.println("除数不能为0!");
                   else
                            System.err.println("运算符输入有误!");
                   returnresult;
         }
}

上面的程序将计算器的代码封装到一个方法中,供客户端调用,这样如果存在多个客户端,只需要调用这个方法即可,实现了代码的可复用。那么现在我们把这个工具类编译后,其他人就可以使用了,假如说现在需要添加一个新算法,求A的B次方,我们就需要修改这个类的源代码,在getResult中加入新的分支,然后重新编译,供客户端使用,难扩展

级别3

public abstract class Operation {

	protected double numA;
	
	protected double numB;
	
	public double getNumA() {
		return numA;
	}

	public void setNumA(double numA) {
		this.numA = numA;
	}

	public double getNumB() {
		return numB;
	}

	public void setNumB(double numB) {
		this.numB = numB;
	}

	public abstract double getResult();
}
/* 加法 */
public class AddOperation extends Operation {

	@Override
	public double getResult() {
		return numA + numB;
	}

}
/* 减法 */
public class SubOperation extends Operation {

	@Override
	public double getResult() {
		return numA - numB;
	}

}
/* 乘法 */
public class MulOperation extends Operation {

	@Override
	public double getResult() {
		return numA * numB;
	}

}
/* 除法 */
public class DivOperation extends Operation {

	@Override
	public double getResult() {
		if(numB == 0)
			throw new RuntimeException("除数不能为0!");
		return numA / numB;
	}

}

上面的代码先创建了一个抽象类Operation,然后创建了加减乘除四个子类,分别实现其运算方法,如果以后需要修改某种运算,只需要去修改相应的类即可,如果需要增加某种运算,只需要去实现Operation的getResult方法即可,那么,我们还需要一个创建运算类的工厂。

public class OperationFactory {

	public static Operation createOperation(String operate) {
		Operation op = null;
		if(operate == null)
			throw new RuntimeException("运算符不能为空!");
		else if(operate.equals("+"))
			op = new AddOperation();
		else if(operate.equals("-"))
			op = new SubOperation();
		else if(operate.equals("*"))
			op = new MulOperation();
		else if(operate.equals("/"))
			op = new DivOperation();
		else
			throw new RuntimeException("运算符错误!");
		return op;
	}
	
}

客户端代码

public class OperationTest {

	public static void main(String[] args) {
		Operation op = null;
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		try {
			do {
				System.out.println("输入数字A:");
				double numA = scanner.nextDouble();
				System.out.println("输入运算符(+、-、*、/):");
				String operate = scanner.next();
				System.out.println("输入数字B:");
				double numB = scanner.nextDouble();

				op = OperationFactory.createOperation(operate);
				op.setNumA(numA);
				op.setNumB(numB);
				
				double result = op.getResult();
				System.out.println("运算结果为:" + result);
				System.out.println("是否继续操作(Y/N):");
			} while(!scanner.next().equalsIgnoreCase("n"));
		} catch (RuntimeException e) {
			System.err.println("程序发生异常退出!");
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

将创建对象的工作交给工厂负责,使客户端调用和运算类解耦,当我们更改运算类时,客户端代码不会受到影响,也不需要修改。同时将计算器程序中的多个分支判断拆成了各个类,当分支判断中逻辑过于复杂时,这样做是非常好的。使用面向对象语言的特性(封装、继承、多态),以优雅的方式解决了可复用、可维护、可扩展等问题。

UML

总结

一个小小的计算器程序竟然可以写的这么perfect,编程是一门技术,更是一门艺术。在编写代码的过程中,要牢记可复用、易维护、好扩展,这样,自己才能有所提高,才是真正的软件工程师。

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