软件体系结构 实验5 (简单工厂模式、工厂模式)实现计算器

server/2024/10/18 0:46:09/

实验目的:

  • 1)能够表述软件设计的正确性、健壮性、可复用性及可维护性等设计目标
  • 2)能够选择合适的设计模式设计具有可扩展性及可维护性的程序

实验要求:

  1. 调试以下代码,实现程序设计的健壮性、可维护性与可扩展性
  2. 分别使用简单工厂模式与工厂模式实现计算器(加、减、乘、除),进一步提升程序的可扩展性,并隐藏具体实现。

实验过程:

调试以下代码

初始:

java">import java.io.*;
class Calculator{				//输入两个数,相除得到结果public static void main(String[] args) throws IOException{BufferedReader b = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));System.out.print("请输入数字A: ");String A = b.readLine(); //输入错误怎么办?System.out.print ("请输入数字B: ");String B = b.readLine();int C = (new Integer(A)).intValue()/(new Integer(B)).intValue(); //B=0怎么办?System.out.println ("结果是: " + C);}
}
结果:

增加健壮性:

java">import java.io.*;
import java.util.*;class CommandLineCalculator {public CommandLineCalculator(){super();}private static String getAnInputFromUser() {try{BufferedReader b = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));return (b.readLine());}catch( IOException e ){System.out.println( e + " Input taken to be a single blank." );return " ";}}public static void main( String[] args ){System.out.print("请输入数字A: ");String A = getAnInputFromUser();System.out.print("请输入数字B: ");String B = getAnInputFromUser();int amountAdded = 0;while(!A.equals("stop")&!B.equals("stop")){try{int a = (new Integer(A)).intValue();   //不是整数时出错int b = (new Integer(B)).intValue();   //不是整数时出错int c = a / b;                     //b=0时出错System.out.println ("结果是: " + c);}catch( Exception e ) {   // 输入的不是整数System.out.println( "Sorry -- incorrect entry: Try again." );}System.out.print("请输入数字A: ");A = getAnInputFromUser();System.out.print("请输入数字B: ");B = getAnInputFromUser();}System.out.println("Application ends." );}
}
结果:

增加可维护性:

java">import java.io.*;interface Operation{public int getResult(int numberA, int numberB);
}class OperationAdd implements Operation{public int getResult(int numberA, int numberB){return numberA + numberB;}
}
class OperationDiv implements Operation{public int getResult(int numberA, int numberB){int result = 0;if (numberB!=0)result = numberA / numberB;else{System.out.println("除数不能为0。");System.exit(0);}return result;}
}
class OperationSub implements Operation{public int getResult(int numberA, int numberB){return numberA - numberB;}
}
class OperationMul implements Operation{public int getResult(int numberA, int numberB){return numberA * numberB;}
}class Client{public static void main(String[] args){int intNumberA=0, intNumberB=0;try{BufferedReader bufR = new BufferedReader(newInputStreamReader(System.in));System.out.print("请输入数字A:");try{intNumberA = new Integer(bufR.readLine()).intValue();}catch(Exception e){System.out.println(e);System.exit(0);}System.out.print ("请输入数字B:");try{intNumberB = new Integer(bufR.readLine()).intValue();}catch(Exception e){System.out.println(e);System.exit(0);}int intResult=0;intResult= new OperationDiv().getResult(intNumberA, intNumberB);System.out.println ("相除结果是:" + intResult);int mulResult = new OperationMul().getResult(intNumberA, intNumberB);System.out.println ("相乘结果是:" + mulResult);int addResult = new OperationAdd().getResult(intNumberA, intNumberB);System.out.println ("相加结果是:" + addResult);int subResult = new OperationSub().getResult(intNumberA, intNumberB);System.out.println ("相减结果是:" + subResult);}catch(Exception e){System.out.println(e);}}
}
结果:

工厂模式:

工厂方法模式将创建对象的职责委托给多个工厂子类中的某一个,但客户端在使用时不需要知道是哪一个工厂子类。这进一步提升了系统的可扩展性。

步骤:

  1. 定义一个操作接口 Operation。
  2. 为每种操作实现具体的类(加、减、乘、除)。
  3. 定义一个工厂接口 OperationFactory。
  4. 为每种操作实现一个具体的工厂类。

代码:

java">// Step 1: 定义操作接口  
interface Operation2 {double calculate(double a, double b);
}// Step 2: 实现具体的操作类  
class AddOperation2 implements Operation2 {@Overridepublic double calculate(double a, double b) {return a + b;}
}class SubtractOperation2 implements Operation2 {@Overridepublic double calculate(double a, double b) {return a - b;}
}class MultiplyOperation2 implements Operation2 {@Overridepublic double calculate(double a, double b) {return a * b;}
}class DivideOperation2 implements Operation2 {@Overridepublic double calculate(double a, double b) {if (b == 0) {throw new ArithmeticException("Cannot divide by zero");}return a / b;}
}// Step 3: 定义工厂接口  
interface OperationFactory2 {Operation createOperation();
}// Step 4: 实现具体的工厂类  
class AddOperationFactory implements OperationFactory2 {@Overridepublic Operation createOperation() {return new AddOperation();}
}class SubtractOperationFactory implements OperationFactory2 {@Overridepublic Operation createOperation() {return new SubtractOperation();}
}class MultiplyOperationFactory implements OperationFactory2 {@Overridepublic Operation createOperation() {return new MultiplyOperation();}
}class DivideOperationFactory implements OperationFactory2 {@Overridepublic Operation createOperation() {return new DivideOperation();}
}// 客户端代码  
public class cal {public static void main(String[] args) {double a = 10.0;double b = 5.0;
System.out.println("a: "+a+" b: "+b);OperationFactory2 addFactory = new AddOperationFactory();Operation add = addFactory.createOperation();System.out.println("Addition: " + add.calculate(a, b));OperationFactory2 subtractFactory = new SubtractOperationFactory();Operation subtract = subtractFactory.createOperation();System.out.println("Subtraction: " + subtract.calculate(a, b));OperationFactory2 multiplyFactory = new MultiplyOperationFactory();Operation multiply = multiplyFactory.createOperation();System.out.println("Multiplication: " + multiply.calculate(a, b));OperationFactory2 divideFactory = new DivideOperationFactory();Operation divide = divideFactory.createOperation();System.out.println("Division: " + divide.calculate(a, b));}
}

结果:

简单工厂模式:

简单工厂模式通过一个工厂类来创建具体的产品对象,但所有产品类都需要遵循相同的接口或继承自相同的基类。

步骤:

定义一个操作接口 Operation。

为每种操作实现具体的类(加、减、乘、除)。

创建一个工厂类 OperationFactory 来生成具体的操作对象。

代码:

java">// Step 1: 定义操作接口  
interface Operation {double calculate(double a, double b);
}// Step 2: 实现具体的操作类  
class AddOperation implements Operation {@Overridepublic double calculate(double a, double b) {return a + b;}
}class SubtractOperation implements Operation {@Overridepublic double calculate(double a, double b) {return a - b;}
}class MultiplyOperation implements Operation {@Overridepublic double calculate(double a, double b) {return a * b;}
}class DivideOperation implements Operation {@Overridepublic double calculate(double a, double b) {if (b == 0) {throw new ArithmeticException("Cannot divide by zero");}return a / b;}
}// Step 3: 创建工厂类  
class OperationFactory {public static Operation createOperation(String operationType) {switch (operationType) {case "add":return new AddOperation();case "subtract":return new SubtractOperation();case "multiply":return new MultiplyOperation();case "divide":return new DivideOperation();default:throw new IllegalArgumentException("Unknown operation type: " + operationType);}}
}// 客户端代码  
public class calsimple {public static void main(String[] args) {double a = 10.0;double b = 5.0;
System.out.println("a: "+ a+ " b: "+ b);Operation add = OperationFactory.createOperation("add");System.out.println("Addition: " + add.calculate(a, b));Operation subtract = OperationFactory.createOperation("subtract");System.out.println("Subtraction: " + subtract.calculate(a, b));Operation multiply = OperationFactory.createOperation("multiply");System.out.println("Multiplication: " + multiply.calculate(a, b));Operation divide = OperationFactory.createOperation("divide");System.out.println("Division: " + divide.calculate(a, b));}
}

结果:

心得:

本次实验我学习到简单工厂模式和工厂模式,通过运用简单工厂模式和工厂模式,我能够轻松地添加新的运算功能,而无需修改现有的代码。这大大提高了代码的灵活性和可扩展性。

同时使用这两个模式增强了代码的可读性和可维护性,使用设计模式使得代码结构更加清晰,职责更加明确。工厂类负责创建产品类实例,运算类负责执行具体的运算。这种分离使得代码更加易于理解和维护。

对于上述实验通过比较得到:

1.简单工厂模式:通过一个工厂类来创建所有产品对象,简单易用,但增加新产品时需要修改工厂类,违反了开闭原则(对扩展开放,对修改关闭)。

2.工厂方法模式:每个产品类对应一个工厂类,扩展新产品时只需添加新的产品类和对应的工厂类,无需修改已有代码,更好地遵循了开闭原则。

 


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