《大话设计模式》之--第1章 代码无错就是优？----简单工厂模式

第1章 代码无错就是优？----简单工厂模式

1.1面试受挫

       小菜今年计算机专业毕业，学了不少的软件开发方面的东东，也能编个小程，踌躇满志地，一心想要找个好单位。当投递了无数份简历之后，终于收到一个单位的面试通知，小菜欣喜若狂。

       单位出了一道题目：“请用任意一种面向对象语言实现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”。

       小菜一看，这还不简单，三下五除二，10分钟就搞定，写完后感觉没错误就交卷了。单位说一周内等通知，但半个月过去了都还木什么消息，小菜纳闷着呢，便找到了从事软件开发工作七年的表哥大鸟，请教原因，大鸟先让小菜把当时的代码给出来，小菜打开电脑10分钟就搞定，代码如下：

 

public class Program{public static void main(String[] args){InputStreamReader stdin = null;BufferedReader bufferReader = null;stdin = new InputStreamReader(System.in);bufferReader = new BufferedReader(stdin);System.out.print("请输入数字A:");String A = bufferReader.readLine();System.out.print("请选择运算符(+、-、*、/):");String B = bufferReader.readLine();System.out.print("请输入数字B:");String C = bufferReader.readLine();String D = "";if ("+".equals(B)){D = String.valueOf(Integer.parseInt(A) + Integer.parseInt(C));}if ("-".equals(B)){D = String.valueOf(Integer.parseInt(A) - Integer.parseInt(C));}if ("*".equals(B)){D = String.valueOf(Integer.parseInt(A) * Integer.parseInt(C));}if ("/".equals(B)){D = String.valueOf(Integer.parseInt(A) / Integer.parseInt(C));}System.out.println("结果是:" + D);}}

 

大鸟看后，哈哈大笑，说道：“小菜啊小菜，你上当鸟，人家单位出题的意思，你完全木有明白那，当然不会再联系你哇！”。

小菜不服气地说：“我的代码有错吗？单位题目不就是让我实现一个计算器吗？我写的哪有问题？”

 

1.2初学者代码毛病

大鸟说：“且先不说出题人的意思，单就你现在的代码，就有很多不足的地方，看你那东东，一看你就是个菜鸟~”。

首先，变量命名很随意，不规范；其次，每个判断分支都需要做，相当于做了三次无用功；最后，如果除数为0了或者输入不是数字，怎么办？

1.3代码规范

小菜：“嘿，你说的挺有道理的嘛，我刚才没在意，马上改给你看。”

 

 

public class Program2{public static void main(String[] args){InputStreamReader stdin = null;BufferedReader bufferReader = null;stdin = new InputStreamReader(System.in);bufferReader = new BufferedReader(stdin);try{System.out.print("请输入数字A:");String numberA = bufferReader.readLine();System.out.print("请选择运算符(+、-、*、/):");String operator = bufferReader.readLine();System.out.print("请输入数字B:");String numberB = bufferReader.readLine();String result = "";if ("+".equals(operator)){result = String.valueOf(Integer.parseInt(numberA)+ Integer.parseInt(numberB));}else if ("-".equals(operator)){result = String.valueOf(Integer.parseInt(numberA)- Integer.parseInt(numberB));}else if ("*".equals(operator)){result = String.valueOf(Integer.parseInt(numberA)* Integer.parseInt(numberB));}else if ("/".equals(operator)){if (!"0".equals(numberB))result = String.valueOf(Integer.parseInt(numberA)/ Integer.parseInt(numberB));elseresult = "除数不能为0";}System.out.println("结果是:" + result);}catch (IOException ex){ex.printStackTrace();}catch (NumberFormatException ex){System.out.println("您输入有误:" + ex.getMessage());ex.printStackTrace();}}}

public class Operation{public static double getResult(double numberA, double numberB,String operator){double result = 0;if ("+".equals(operator))result = numberA + numberB;else if ("-".equals(operator))result = numberA - numberB;else if ("*".equals(operator))result = numberA * numberB;else if ("/".equals(operator))result = numberA / numberB;return result;}}public class Main{public static void main(String[] args){InputStreamReader stdin = null;BufferedReader bufferReader = null;stdin = new InputStreamReader(System.in);bufferReader = new BufferedReader(stdin);try{System.out.print("请输入数字A:");String numberA = bufferReader.readLine();System.out.print("请选择运算符(+、-、*、/):");String operator = bufferReader.readLine();System.out.print("请输入数字B:");String numberB = bufferReader.readLine();String result = String.valueOf(Operation.getResult(Double.parseDouble(numberA), Double.parseDouble(numberB),operator));System.out.println("结果是:" + result);}catch (Exception ex){System.out.println("您输入有误:" + ex.getMessage());ex.printStackTrace();}}}

大鸟：“8错8错，改的挺快的嘛，至少就目前而言，代码实现要计算器是没有问题了，但问题是这样的代码是否合乎出题人的意思呢？”

小菜：“难道你的意思是说用面向对象？”

大鸟：“小菜终于领悟了！”。

1.4面向对象编程

小菜：“我总算明白了，他说用任意一种面向对象语言实现，那意思在于用面向对象的编程方法去实现，但当时我确实没有想到，还用的是面向过程的思维。”

大鸟：“所有编程初学者都会遇到这样的问题，就是碰到问题直觉地用计算机能够理解的逻辑来描述和表达，这实际上是用计算机的方式去思考，比如这个计算器的程序，先要求输入两个数和运算符号，然后根据运算符号判断选择如何运算，得到结果，这本身是完全正确的，但这种过程思维方式使得我们的程序只能满足实现当前的需求，程序不易维护、不易扩展、更不容易利用，从而只是完成了任务而已，根本达不到一个高质量代码的要求。”

1.5活字印刷，面向对象

大鸟：“给你讲个故事，你就理解了。”

大鸟：“话说三国时期，曹操带领百万大军攻打东吴，大军在长江赤壁驻扎，军舰连成一片，眼看就要把东吴给灭掉了，统一天下，曹操大悦，于是大宴宾客，在酒席间，曹操诗性大发，不觉呤道：‘喝酒唱歌，人生真爽…’。众人一听：‘丞相好诗哇！’于是忙命一印刷工匠刻版印刷，以便流传天下。”

“但是呢，当样版拿出来给曹操一看，曹操觉得不是很happy，说道：‘喝酒唱歌说的太过俗了，还是改成‘对酒当歌’比较happy！’，于是就命工匠重新刻版，工匠只能连夜刻版，之前的工作统统白费。”

“再拿样版给曹操看，曹操还是觉得不好，说：‘人生真爽太直接，还是改为‘人生几何’比较有意境些’…工匠听到后直接崩溃…！”

大鸟问：“小菜，你说说，这里面问题出在哪里？”

小菜：“三国时期活字印刷尚未发明，要改字的话，就需要将整个板面全部重新刻制”

大鸟：“说的好！如果有了活字印刷，只需要灵活地改动四个字就可以了，其余的工作都未白做。活字印刷就体现了面向对象的很多好处。”

“第一，要改，只需要改变需要改变的字，此为可维护；第二，这些字并非用完就无用了，完全可以在后来的印刷中重复使用，此为可复用；第三，此诗若加字，只需要另刻字加入即可，这是可扩展；第四字的排列其实可能是竖排，可能是横排，此时只需要将字移动到满足排列需求，此为灵活性好。”

“而在活字印刷术出现之前，上面的四种特性都无法得到满足，要个性，必须重刻；要加字，必须重刻；要重新排列，必须重刻；印完这本书后，此版本就无任何再复用价值。”

小菜：“还真是这样的呢，原来我一直很奇怪，为什么火药、指南针、造纸术都是从无到有，从未知到发现的伟大发明，而活字印刷术则仅仅是从刻版印刷到活字印刷的一次技术性的进步，为何不是评印刷术为四大发明之一呢？原来活字印刷成功是这个原因。”

1.6面向对象的好处

大鸟：“嗯，这下你明白了吧，我以前也不懂，后来做了软件开发几年后，经历了太多的类似曹操这样的客户要改变需求，客观来讲的话，客户的需求并不过人，不就改几个字吗，但面对已经完成的程序代码，却是需要几乎重头来过，这实在是龊。其原因还是在于，我们之前所写的代码，不容易维护、灵活性差、不容易扩展、更谈不上可复用，因此面对需求的变化，只能对程序大动手术。之后，我学习了面向对象的分析设计编程思想，开始考虑通过封装、继承、多态把程序的耦合度降低，传统的印刷术的问题就在于所有的字都刻在同一个版面上，造成了耦合度太高所致，开始用设计模式使得程序更加灵活，容易修改，并且易于复用。体会到了面向对象带来的好处，那种感觉真是happy的很哇！”

小菜：“我现在终于领悟了面试出题目的真正目的在于写出的代码易维护、可扩展、且易于复用，那该怎样做呢？”

1.7复制VS复用

大鸟：“现在，我们需要你再写一个windows的计算器，你现在的代码能不能复用？”

小菜：“那还不简单，把代码直接粘过去不就行了？改动又不是很大，不算麻烦。”

大鸟：“小菜看来就是个小菜，Ctrl+C和Ctrl+V是非常不好的编程习惯，因为当你的代码中重复到一定程序的时候，维护起来简直是一场灾难。越大的系统，这种方式带来的问题就越严重，编程有一个原则，就是尽可能避免重复。想想你写的哪些代码与控制台无关，而只和计算器有关？”

小菜：“你的意思是分一个类？对哇，就是将计算和显示分开。”

1.8业务的封装

大鸟：“准确地说，就是让业务逻辑与显示逻辑进行剥离，让它们之间的耦合度下降。只有分离，才可以达到容易维护或扩展。”

小菜：“那好，我来试试。”

 public class Operation{public static double getResult(double numberA, double numberB,String operator){double result = 0;if ("+".equals(operator))result = numberA + numberB;else if ("-".equals(operator))result = numberA - numberB;else if ("*".equals(operator))result = numberA * numberB;else if ("/".equals(operator))result = numberA / numberB;return result;}}public class Main{public static void main(String[] args){InputStreamReader stdin = null;BufferedReader bufferReader = null;stdin = new InputStreamReader(System.in);bufferReader = new BufferedReader(stdin);try{System.out.print("请输入数字A:");String numberA = bufferReader.readLine();System.out.print("请选择运算符(+、-、*、/):");String operator = bufferReader.readLine();System.out.print("请输入数字B:");String numberB = bufferReader.readLine();String result = String.valueOf(Operation.getResult(Double.parseDouble(numberA), Double.parseDouble(numberB),operator));System.out.println("结果是:" + result);}catch (Exception ex){System.out.println("您输入有误:" + ex.getMessage());ex.printStackTrace();}}}

 

小菜：“鸟哥，我写好了，你来看看！”

大鸟：“孺鸟可教也，写的不错，这样就完全把业务和界面分离了。”

小菜心里暗骂：“你丫才是鸟呢。”口中说道：“如果你现在要我写一个Windows应用程序的计算器，我就可以复用这个运算类（Operation）了。”

大鸟：“不单是Windows程序，Web版程序需要运算可以用它，PDA、手机等需要移动系统的软件需要运算也可以用它。”

小菜：“哈，面向对象也不过如此，下回写类似代码就不怕了。”

大鸟：“别急，仅此而已，实在谈不上完全面向对象，你只用了面向对象三大特性中的一个，还有两个没有用呢？”

小菜：“面向对象三大特性不就是封装、继承和多态吗，这里我用到的应该是封装。这还不够吗？我实在看不出，这么小的程序如何用到继承。至于多态，其实我一直也不太了解它到底有什么好处，如何使用它。”

大鸟：“慢慢来嘛，要学的东东实在是太多了，你好好想想该如何应用面向对象的继承和多态。”

1.9紧耦合VS松耦合

第二天，小菜问道：“你说计算器这样的小程序还需要用到面向对象三大特性？继承和多态怎么可能用得上，我实在是不能理解。”

大鸟：“小菜很有钻石精神嘛，好，今天哥让你功力加深一级。你先要考虑一下，你昨天写的这个代码，能否做到很灵活的可修改和扩展呢？”

小菜：“我已经把业务和显示分离的啦，这不是很灵活了吗？”

大鸟：“那我问你，现在如果我希望增加一个开根运算，你如何改？”

小菜：“那只需要改Operation类就行了，加个if判断分支即可。”

大鸟：“问题是你要增加一个开根运算，却需要让加减乘除运算都得来参与编译，如果你一不小心把加法运算改成了减法，这岂不是大大的糟糕。打个比方，如果现在公司要求你为公司的薪资管理系统做维护，原来只有技术人员（月薪）、市场销售人员（底薪+提成）、经理（年薪+股份）三种运算方式，现要增加兼职工作人员（时薪）的算法，但按照你昨天的程序写法，公司就必须把包含原有三种算法的运算类给你，让你修改，你心中小算盘一打，‘TMD，公司给我的工资这么低，我真是郁闷啊，这下有机会了’，于是你除了增加了兼职算法外，在技术人员（月薪）算法中写了一句if(员工是小菜) {salary = salary * 1.1;}，这就意味着，你的月薪每月都会增加10%，本来就是让你加一个功能，却使得原有的运行良好的功能代码产生了变化，这个风险太大了。你明白不？”

小菜：“原来如此，你的意思是我应该把加减乘除运算分离，修改其中任何一个不足以影响另外几个，增加运算算法也不影响其他代码。”

大鸟：“嗯，你再想想如何用继承和多态，你应该有感觉了。”

小菜：“耶，我马上去写。”

 

Operation运算基类

public class Operation{private doublenumberA= 0;private doublenumberB= 0;public double getResult() throws Exception{double result = 0;return result;}public double getNumberA(){return numberA;}public void setNumberA(double numberA){this.numberA = numberA;}public double getNumberB(){return numberB;}public void setNumberB(double numberB){this.numberB = numberB;}}

 

加减乘除类

 public class OperationAdd extends Operation{public double getResult(){double result = 0;result = getNumberA() + getNumberB();return result;}}public class OperationSub extends Operation{public double getResult(){double result = 0;result = getNumberA() - getNumberB();return result;}}public class OperationMul extends Operation{public double getResult(){double result = 0;result = getNumberA() * getNumberB();return result;}}public class OperationDiv extends Operation{public double getResult() throws Exception{double result = 0;if (getNumberB() == 0){throw new Exception("除数不能为0");}result = getNumberA() / getNumberB();return result;}}

小菜：“大鸟哥，我按照你说的方法写了一部分，首先是一个运算基类，它有两个number属性，然后有一个虚方法getResult()，用于得到结果，然后我把加减乘除都写成了运算基类的子类，继承它后，重写了getResult()方法，这样如果需要修改任何一个算法，就不需要提供其他算法的代码了。但问题就来了，我如何能够让计算器知道我是希望调用哪一个算法呢？”

1.10简单工厂模式

大鸟：“8错8错，大大超出了我的想象，你现在的问题在于如何实例话对象，哈，今天心情8错，教你一招‘简单工厂模式’，也就是说，到底要实例化谁，将来会不会增加实例化对象，比如增加开根运算，这是很容易变化的地方，应该考虑用一个单独的类来做这个创造实例的过程，这就是工厂，来，我们看看这个类如何写。”

 

简单运算工厂类

public class OperationFactory{public static Operation createOperation(String operate){Operation oper = null;if ("+".equals(operate))oper = new OperationAdd();else if ("-".equals(operate))oper = new OperationSub();else if ("*".equals(operate))oper = new OperationMul();else if ("/".equals(operate))oper = new OperationDiv();return oper;}}

客户端类

 

public class Main{public static void main(String[] args){InputStreamReader stdin = null;BufferedReader buffer = null;stdin = new InputStreamReader(System.in);buffer = new BufferedReader(stdin);try{System.out.print("请输入数字A:");double numberA = Double.parseDouble(buffer.readLine());System.out.print("请选择运算符(+、-、*、/):");String operator = buffer.readLine();System.out.print("请输入数字B:");double numberB = Double.parseDouble(buffer.readLine());Operation oper = OperationFactory.createOperation(operator);oper.setNumberA(numberA);oper.setNumberB(numberB);System.out.println("结果是:" + oper.getResult());}catch (NumberFormatException e){e.printStackTrace();}catch (IOException e){e.printStackTrace();}}}

大鸟：“哈，这样的话，不管你是控制台程序，Windows程序，Web程序，PDA或手机程序，都可以用这段代码来实现计算器的功能，如果有一天我们需要更改加法运算，我们只需要更改哪里？”

小菜：“改OperationAdd即可。”

大鸟：“那么我们需要增加各种复杂运算，比如平方根，立方根，自然对数，正弦余弦等，如何做？”

小菜：“只要增加相应的运算子类就可以了呀。”

大鸟：“嗯？够了吗？”

小菜：“对了，还需要去修改运算基类工厂，增加if条件判断的分支。”

大鸟：“哈，那才对，那么如果要修改界面呢？”

小菜：“那就去改界面的代码，跟运算无关嘛。”

大鸟：“我们来看看这几个类的结构图。”