設計模式（一） 簡單工廠模式 - 怎樣實現高逼格的計算器(C#)

1. 面向過程的計算器

static void Main(string[] args)
{
    //面向過程的計算器
    try
    {
        Console.WriteLine("請輸入數字A: ");
        string strNumA = Console.ReadLine();
        Console.WriteLine("請選擇運算符號（+、-、*、/）: ");
        string strOperate = Console.ReadLine();
        Console.WriteLine("請輸入數字B: ");
        string strNumB = Console.ReadLine();
        string strResult = string.Empty;

        switch (strOperate)
        {
            case "+":
                strResult = (Double.Parse(strNumA) + Double.Parse(strNumB)).ToString();
                break;
            case "-":
                strResult = (Double.Parse(strNumA) - Double.Parse(strNumB)).ToString();
                break;
            case "*":
                strResult = (Double.Parse(strNumA) * Double.Parse(strNumB)).ToString();
                break;
            case "/":
                if (Double.Parse(strNumB) == 0)
                {
                    throw new Exception("被除數不能為0！");
                }
                strResult = (Double.Parse(strNumA) / Double.Parse(strNumB)).ToString();
                break;
            default:
                throw new Exception("運算符輸入錯誤！");
        }

        Console.WriteLine(strNumA + " " + strOperate + " " + strNumB + " = " + strResult);
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine("您輸入的有錯：" + ex.Message);
    }

    Console.ReadKey();
}

思考：

上面的計算器是Console版的，如果我要實現WinForm版、Web版、手機版。那怎麼辦呢？

Ctrl-C, Ctrl-V是一種方法（我剛寫代碼的時候就是這麼辦的）。但是當重覆的代碼多了，維護起來，可能就是一場災難。

這時面向對象的優勢就體現出來了，把計算器的功能封裝成一個計算器類，供Console, WinForm, Web等調用。將來要維護，只維護這一個類即可。

2. 面向對象1： 封裝 - 將計算和顯示分開

//業務的封裝 - 計算
public class Operation
{
    public static double CalcResult(double numA, double numB, string op)
    {
        double result = 0d;
        switch (op)
        {
            case "+":
                result = numA + numB;
                break;
            case "-":
                result = numA - numB;
                break;
            case "*":
                result = numA * numB;
                break;
            case "/":
                if (numB == 0)
                {
                    throw new Exception("被除數不能為0！");
                }
                result = numA / numB;
                break;
            default:
                throw new Exception("運算符輸入錯誤！");
        }

        return result;
    }
}

//客戶端代碼 - 界面
static void Main(string[] args)
{
    try
    {
        Console.WriteLine("請輸入數字A: ");
        string strNumA = Console.ReadLine();
        Console.WriteLine("請選擇運算符號（+、-、*、/）: ");
        string strOperate = Console.ReadLine();
        Console.WriteLine("請輸入數字B: ");
        string strNumB = Console.ReadLine();
        string strResult = Operation.CalcResult(double.Parse(strNumA), double.Parse(strNumB), strOperate).ToString();

        Console.WriteLine(strNumA + " " + strOperate + " " + strNumB + " = " + strResult);
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine("您輸入的有錯：" + ex.Message);
    }

    Console.ReadKey();
}

思考：

如果現在要加一個平方根運算，怎麼辦？看來只能改Operation類了，那麼已經寫好的加減乘除運算代碼是不是也會暴露出來，面臨著被誤修改的風險（如果這個類是計算工資的類，那風險得多大）。而且添加完平方根後，整個類都要重新編譯，豈不是很麻煩。

看來上面的實現擴展性和靈活性還是不夠好，需要再設計一下。

3. 面向對象2：封裝、繼承、多態 - 簡單工廠模式

/// <summary>
/// 抽象類：運算類
/// </summary>
public class Operation
{
    private double _numA = 0;
    private double _numB = 0;
    public double NumA
    {
        get { return _numA; }
        set { _numA = value; }
    }
    public double NumB
    {
        get { return _numB; }
        set { _numB = value; }
    }

    public virtual double GetResult()
    {
        return 0;
    }
}

/// <summary>
/// 加法 ： 繼承運算類
/// </summary>
public class OperationAdd : Operation
{
    public override double GetResult()
    {
        return NumA + NumB;
    }
}

/// <summary>
/// 減法 ： 繼承運算類
/// </summary>
public class OperationSub : Operation
{
    public override double GetResult()
    {
        return NumA - NumB;
    }
}

/// <summary>
/// 乘法 ： 繼承運算類
/// </summary>
public class OperationMul : Operation
{
    public override double GetResult()
    {
        return NumA * NumB;
    }
}

/// <summary>
/// 除法 ： 繼承運算類
/// </summary>
public class OperationDiv : Operation
{
    public override double GetResult()
    {
        if (NumB == 0)
            throw new Exception("被除數不能為0");
        else
            return NumA / NumB;
    }
}

/// <summary>
/// 工廠 ： 生產計算器
/// </summary>
public class OperationFactory
{
    public static Operation createOperation(string op)
    {
        Operation oper = null;

        switch (op)
        {
            case "+":
                oper = new OperationAdd();
                break;
            case "-":
                oper = new OperationSub();
                break;
            case "*":
                oper = new OperationMul();
                break;
            case "/":
                oper = new OperationDiv();
                break;
            default:
                throw new Exception("操作符錯誤，只支持+-*/四則運算。");
        }
        return oper;
    }
}

/// <summary>
/// 客戶端
/// </summary>
/// <param name="args"></param>
static void Main(string[] args)
{
    try
    {
        Console.WriteLine("請輸入數字A: ");
        string strNumA = Console.ReadLine();
        Console.WriteLine("請選擇運算符號（+、-、*、/）: ");
        string strOperate = Console.ReadLine();
        Console.WriteLine("請輸入數字B: ");
        string strNumB = Console.ReadLine();

        Operation oper = OperationFactory.createOperation(strOperate);
        oper.NumA = double.Parse(strNumA);
        oper.NumB = double.Parse(strNumB);
        string strResult = oper.GetResult().ToString();

        Console.WriteLine(strNumA + " " + strOperate + " " + strNumB + " = " + strResult);
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine("您輸入的有錯：" + ex.Message);
    }

    Console.ReadKey();
}

思考：

現在的計算器通過封裝、繼承、多態把程式的耦合度降低，更加的靈活，容易修改，易於服用。

4. 簡單工廠模式的UML類圖

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參考文獻：《大話設計模式》 程傑 著