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。