简单工厂模式实现简易计算器（基于Java语言)
最近在学习设计模式，之前虽然也有学习过，但总是无法领悟其中奥妙，现在主要是利用学习的设计模式来实现一些东西加深了解。
这里采用简单工厂模式实现了一个简易的计算器。
简述
这里简单讲一下我自己对于简单工厂模式的理解，简单工厂模式的核心在类的多态，创建一个所有产品类的父类或父接口，所有的产品类都需要继承或实现父类或父接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。
关于简单工厂模式我这里就不详述了，给个链接，有兴趣的可以看一下：https://www.runoob.com/design-pattern/factory-pattern.html
这里来看一下项目的UML图：
这里Operation是所有运算类的父类，在Operation中封装了两个运算数，以及运算得到结果的虚方法，在子类中得到实现。
OperationFactory是运算工厂类，当需要进行运算时，就得这里面去请求，根据输入来让Operation实例为相应的子类。
Main类为界面类，这里将界面和运算逻辑进行解耦。
项目结构：
这里依次贴一下代码：
Main:
package FactoryMethodPattern; /* 创建人：czc 创建时间：2019/12/16 创建用途：简单工厂模式实现计算器--主界面 */
import javax.swing.*; import javax.swing.border.BevelBorder; import java.awt.*; import java.awt.event.ActionEvent; import java.awt.event.ActionListener; public class Main { private static Operation operation; private JFrame frame=new JFrame("简单工厂模式实现计算器"); private JPanel panel_show=new JPanel(); //显示面板
private JMenuBar menuBar=new JMenuBar(); private JMenu menu1=new JMenu("帮助"); private JLabel label_hint=new JLabel(); //提示信息标签
private JLabel label_input=new JLabel(); //输入信息标签
private JLabel label_result=new JLabel(); //输出结果标签
private JPanel panel_button=new JPanel(); //按钮面板
private final String[] str={"AC","←","²","÷","7","8","9","×","4","5","6","-","1","2","3","+","%","0",".","="}; private JButton[] buttons=new JButton[str.length]; private static double numberA=0; private static double numberB=0; private static double result=0; private boolean flag=true; //记录是否是第一次计算
private boolean resultIsChange=false; //判断结果框是否需要更改
private boolean turn=true; //判断当前需要赋值给numberA还是numberB，true为A,false为B
private static boolean hasOperation=true; //判断之前是否已经存在操作符
private static int index=0; //记录最后一个操作符位置 //界面初始化
private void initJFrame(){ Container container=frame.getContentPane(); frame.setSize(600,500); //设置窗口居中显示
frame.setLocationRelativeTo(null); //设置菜单栏
menu1.setFont(new Font("",Font.BOLD,20)); menuBar.add(menu1); frame.setJMenuBar(menuBar); //设置提示信息标签
label_hint.setText(" "); label_hint.setHorizontalAlignment(JLabel.RIGHT); label_hint.setFont(new Font("宋体",Font.BOLD,30)); label_hint.setForeground(Color.RED); //设置输入标签
label_input.setText(" "); label_input.setHorizontalAlignment(JLabel.RIGHT); label_input.setFont(new Font("宋体",Font.BOLD,30)); label_input.setForeground(Color.BLACK); //设置结果标签
label_result.setText("0"); label_result.setHorizontalAlignment(JLabel.RIGHT); label_result.setFont(new Font("宋体",Font.BOLD,35)); label_result.setForeground(Color.BLUE); panel_show.setLayout(new BorderLayout()); panel_show.add(label_hint,BorderLayout.NORTH); panel_show.add(label_input,BorderLayout.CENTER); panel_show.add(label_result,BorderLayout.SOUTH); // 创建具有指定类型、高亮显示和阴影颜色的斜面边框。
panel_show.setBorder(new BevelBorder(BevelBorder.RAISED, new Color(160, 170, 180), null, SystemColor.scrollbar, null)); panel_button.setLayout(new GridLayout(5, 4, 8, 8));// 按键设置为网格布局5行5列间距为8 // 创建具有指定类型、高亮显示和阴影颜色的斜面边框。凸出斜面类型。为滚动条提供的背景色。
panel_button.setBorder(new BevelBorder(BevelBorder.RAISED, new Color(160, 170, 180), null, SystemColor.scrollbar, null)); //添加按钮
for(int i=0;i<str.length;i++){ buttons[i]=new JButton(str[i]); buttons[i].setFont(new Font("宋体",Font.BOLD,30)); buttons[i].addActionListener(new MyActionListener()); //为每个按钮添加事件监听器
panel_button.add(buttons[i]);// 把每个按钮分别添加到面板上
} //把面板添加进窗体框架里
frame.add(panel_show,BorderLayout.NORTH); frame.add(panel_button,BorderLayout.CENTER); frame.setVisible(true); frame.setDefaultCloseOperation(frame.DISPOSE_ON_CLOSE); } public static void main(String[] args){ new Main().initJFrame(); } private class MyActionListener implements ActionListener{ @Override public void actionPerformed(ActionEvent actionEvent) { String str=actionEvent.getActionCommand(); //得到触发事件相关的命令字符串
switch (str){ case "AC": //清屏操作
clear(); break; case "←": //回退操作修改输入标签
String s=label_input.getText(); if(s.length()>1){ label_input.setText(s.substring(0,s.length()-1)); }else{ numberA=0; numberB=0; label_input.setText(" "); label_result.setText("0"); } //回退操作修改操作符
System.out.println(s.length()); System.out.println(index); if(s.length()==2){ label_result.setText("0"); break; } if(s.length()==(index+2)){ numberB=0; label_result.setText(""+numberA); break; } if(s.length()==(index+1)){ index=0; operation=null; break; } //回退操作修改numberA、B以及结果标签
if(index==0){ numberA=numberA/10; label_result.setText(""+numberA); }else{ numberB=numberB/10; label_result.setText(""+numberB); } break; case "²": //平方操作
labelInputAppend(str); double d=Double.parseDouble(label_result.getText()); label_result.setText(""+d*d); if(turn){ numberA=Double.parseDouble(label_result.getText()); }else{ numberB=Double.parseDouble(label_result.getText()); } break; case "÷": //除法操作
common(str); operation=OperatorFactory.createOperate("÷"); resultIsChange=false; break; case "×": common(str); operation=OperatorFactory.createOperate("×"); resultIsChange=false; break; case "-": common(str); operation=OperatorFactory.createOperate("-"); resultIsChange=false; break; case "+": common(str); operation=OperatorFactory.createOperate("+"); resultIsChange=false; break; case "%": common(str); operation=OperatorFactory.createOperate("%"); resultIsChange=false; break; case ".": labelInputAppend(str); lableResultAppend(str); break; case "=": //进行计算
turn=true; //如果没有按下操作符就按下=
if(operation==null){ label_result.setText(""+numberA); break; } //当进行除法和模操作时，判断numberB是否为0
Object obj=operation.getClass(); System.out.println(obj); if(obj.equals(OperationDiv.class)||obj.equals(OperationMod.class)){ if(numberB==0.0){ label_hint.setText("除数不能为0！"); break; } } operation.setNumberA(numberA); operation.setNumberB(numberB); try { result=operation.getResult(); } catch (Exception e) { label_hint.setText("抱歉，程序出现错误！"); result=0; e.printStackTrace(); } label_result.setText(""+result); hasOperation=true; flag=false; //非第一次计算
break; default: //所有数字按键进行相同操作
labelInputAppend(str); if(!resultIsChange){ label_result.setText(str); }else{ lableResultAppend(str); } resultIsChange=true; if(turn){ numberA=Double.parseDouble(label_result.getText()); }else{ numberB=Double.parseDouble(label_result.getText()); } break; } } } //清屏
private void clear(){ label_hint.setText(" "); label_input.setText(" "); label_result.setText("0"); numberA=0; numberB=0; result=0; turn=true; Main.this.flag=true; hasOperation=true; resultIsChange=false; } //在输入框中添加字符串
private void labelInputAppend(String s){ label_input.setText(label_input.getText()+s); } //在结果框之添加字符串
private void lableResultAppend(String s){ label_result.setText(label_result.getText()+s); } //包装相同操作
private void common(String str){ turn=false; if(flag){ if(hasOperation){ labelInputAppend(str); index=label_input.getText().length()-1; hasOperation=false; }else{ label_input.setText(label_input.getText().substring(0,label_input.getText().length()-1)+str); } }else{ numberA=Double.parseDouble(label_result.getText()); if(hasOperation){ labelInputAppend(str); index=label_input.getText().length()-1; hasOperation=false; }else{ label_input.setText(label_input.getText().substring(0,label_input.getText().length()-1)+str); } } } }
Operation:
package FactoryMethodPattern; /* 创建人：czc 创建时间：2019/12/16 创建用途：简单工厂模式实现计算器--运算父类 */
public abstract class Operation { private double numberA=0; private double numberB=0; 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; } public abstract double getResult() throws Exception; }
OperationAdd:
package FactoryMethodPattern; /* 创建人：czc 创建时间：2019/12/16 创建用途：简单工厂模式实现计算器--运算符+ */
public class OperationAdd extends Operation{ @Override public double getResult() { double result=0; result=getNumberA()+getNumberB(); return result; } }
OperationDiv:
package FactoryMethodPattern; /* 创建人：czc 创建时间：2019/12/16 创建用途：简单工厂模式实现计算器--运算符/ */
public class OperationDiv extends Operation{ @Override public double getResult() throws Exception { if(getNumberB()==0){ throw new Exception("除数不能为0！"); } double result=0; result=getNumberA()/getNumberB(); return result; } }
OperationMod:
package FactoryMethodPattern;
/*
创建人：czc
创建时间：2019/12/16
创建用途：简单工厂模式实现计算器--运算符%
*/
public class OperationMod extends Operation { @Override public double getResult() throws Exception { double result=0; result=getNumberA()%getNumberB(); return result; } }
OperationMul:
package FactoryMethodPattern; /* 创建人：czc 创建时间：2019/12/16 创建用途：简单工厂模式实现计算器--运算符* */
public class OperationMul extends Operation{ @Override public double getResult() { double result=0; result=getNumberA()*getNumberB(); return result; } }
OperationSub:
package FactoryMethodPattern; /* 创建人：czc 创建时间：2019/12/16 创建用途：简单工厂模式实现计算器--运算符- */
public class OperationSub extends Operation{ @Override public double getResult() { double result=0; result=getNumberA()-getNumberB(); return result; } }
OperationFactory:
package FactoryMethodPattern; /* 创建人：czc 创建时间：2019/12/16 创建用途：简单工厂模式实现计算器--运算符工厂 */
abstract class OperatorFactory { static Operation createOperate(String operate){ Operation oper=null; switch (operate){ case "+": oper=new OperationAdd(); break; case "-": oper=new OperationSub(); break; case "×": oper=new OperationMul(); break; case "÷": oper=new OperationDiv(); break; case "%": oper=new OperationMod(); break; default: break; } return oper; } }
运行截图：
总的代码就在上面了，其实是主界面占的代码量比较多，简单工厂模式核心的代码就是下面这些父类子类和一个工厂类。
这个程序并不够健壮，如有错误还请指出，感谢。
总结
总的来说通过继承和多态，降低了程序之间的耦合度，使程序更加灵活，容易修改扩展，并且易于复用。
当然这里简单工厂模式的缺点也很明显，每增加一个运算，就要去增加子类，增加工厂类里的分支。
简单工厂模式主要也应用于业务场景较少，更改较少的情况下。
吾生也有涯，而知也无涯。