[连载]Java程序设计(04)---任务驱动方式：工资结算系统

任务：还是在上一家公司，该公司将职员分为三类：部门经理、技术员和销售员。在发工资的时候，部门经理拿固定月薪8000元，技术人员按每小时100元领取月薪，销售人员按照500元底薪加当月销售额的4%进行提成，设计并实现一个工资结算系统。

分析：不管是部门经理、技术员还是销售员都具有员工的共同特征，可以先设计一个员工类（Employee），并将结算工资的方法设计为抽象方法，因为不同的员工有不同的结算工资的方式，需要进行多态实现。所谓的抽象方法就是没有方法体并被abstract修饰符修饰的方法。如果一个类中有抽象方法，这个类就要被声明为抽象类，抽象类不能实例化，也就是说不能创建抽象类的对象。接下来可以在员工类的基础上派生出经理类（Manager）、技术员类（Technician）和销售员类（Salesman），这三个类要对员工类中的抽象方法进行重写（override），给出自己的结算工资的方法的实现，这个过程称为继承（inheritance），这是面向对象程序设计的三大支柱之一。接下来，在需要进行工资结算时，可以将所有的员工对象都赋值给Employee类型的引用（因为不管是部门经理、技术员还是销售员都是员工，父类型的引用可以引用子类型的对象，这是上转型不需要强制的类型转换），再用相同的引用调用相同的结算工资的方法，这样同样的引用调用同样的方法却做了不同的事（每种员工结算工资的方式完全不一样），这就是面向对象最精髓的东西——多态（polymorphism），它和封装（encapsulation）、继承一起构成了面向对象的三大支柱。

下面是该系统的UML类图。

UML（Unified Modeling Language）称为统一建模语言，。UML是一种开放的方法，用于说明、可视化、构建和编写一个正在开发的、面向对象的、软件密集系统的制品的开发方法。UML展现了一系列最佳工程实践，这些最佳实践在对大规模，复杂系统进行建模方面，特别是在软件架构层次已经被验证有效。简单的说，UML是一种图形化的语言，提供了绘制软件工程图纸的标准符号。上面的图是UML中的类图，它描述了系统中的类以及类与类之间的关系，其中空心的三角型箭头表示继承关系，类与类之间的关系除了继承（IS-A关系）外，还有关联（HAS-A关系）和依赖（USE-A关系）。

该系统的代码如下所示：

Employee.java

package com.lovo.salsys;

/**
 * 员工类
 * @author 骆昊
 */
public abstract class Employee {
	private String name; // 姓名

	/**
	 * 构造器
	 * @param name 员工姓名
	 */
	public Employee(String name) {
		this.name = name;
	}

	/**
	 * 结算工资
	 * @return 当月月薪
	 */
	public abstract double getSalary();
	
	/**
	 * 获得员工姓名
	 * @return 姓名
	 */
	public String getName() {
		return name;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return name;
	}
}

Manager.java

package com.lovo.salsys;

/**
 * 部门经理类
 * @author 骆昊
 */
public class Manager extends Employee {

	public Manager(String name) {
		super(name);
	}

	public double getSalary() {
		return 8000.0;
	}

	public String toString() {
		return "[部门经理]" + super.toString();
	}
}

Technician.java

package com.lovo.salsys;

/**
 * 技术工类
 * @author 骆昊
 */
public class Technician extends Employee {
	private int workingHour;	// 工作时间

	public Technician(String name) {
		super(name);
	}

	public void setWorkingHour(int workingHour) {
		this.workingHour = workingHour;
	}

	public double getSalary() {
		return 100 * workingHour;
	}

	public String toString() {
		return "[技 术 工]" + super.toString();
	}
}

Salesman.java

package com.lovo.salsys;

/**
 * 销售员类
 * @author 骆昊
 */
public class Salesman extends Employee {
	private double sales;		// 销售额

	public Salesman(String name) {
		super(name);
	}
	
	public void setSales(double sales) {
		this.sales = sales;
	}

	public double getSalary() {
		return 500 + sales * 0.04;
	}

	public String toString() {
		return "[销 售 员]" + super.toString();
	}
}

下面是工资结算系统的运行程序SalarySystemRunner.java

package com.lovo.salsys;

import java.util.Scanner;

class SalarySystemRunner {

	public static void main(String[] args) {
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		String[] names = {"张飞", "关羽", "马超", "黄忠", "赵云"};
		Employee[] emps = new Employee[names.length];
		for(int i = 0; i < emps.length; i++) {
			int empType = (int) (Math.random() * 3);
			switch(empType) {
			case 0: emps[i] = new Manager(names[i]); break;
			case 1: emps[i] = new Technician(names[i]); break;
			case 2: emps[i] = new Salesman(names[i]); break;
			}
			System.out.println(emps[i]);
		}
		
		for(Employee e : emps) {
			if(e instanceof Technician) {
				System.out.print("请输入" + e.getName() + "的本月工作时间: ");
				((Technician) e).setWorkingHour(sc.nextInt());
			}
			else if(e instanceof Salesman) {
				System.out.print("请输入" + e.getName() + "的本月销售额: ");
				((Salesman) e).setSales(sc.nextDouble());
			}
			System.out.println(e.getName() + "本月工资为: $" + e.getSalary());
		}
		sc.close();
	}
}

在此，我们可以为多态下一个更为高大上的定义。事实上，类中的实例方法就是对象可以向外界提供的服务，如果站在服务的角度来理解多态，可以这样解释多态：当A系统访问B系统提供的服务时，B系统有多种提供服务的方式，但是对A系统来说是透明的。上面例子中，A系统就是工资结算系统的运行程序，B系统就是员工系统，员工系统中的结算工资的方法就是B系统向A系统提供的服务，每种员工结算工资的方式都不同，但是A系统只知道员工有结算工资的方法，并不了解B系统中部门经理、技术工和销售员都对该方法做出了不同的实现版本（多态实现），因此这些对A系统就是透明的（看不见的）。

实现多态有两个关键点：方法重写（子类在继承过程中重写父类方法）和对象造型（将子类对象赋值给父类引用）。这里其实涉及到了面向对象程序设计两个非常重要的原则，一是依赖倒转原则（Dependency Inversion Principle），二是里氏代换原则（Liskov Substitution Principal）。依赖倒转原则讲的是要面向接口编程，而不要面向实现编程。具体的说就是，当定义方法的参数类型、方法的返回类型、对象的引用类型时，有抽象类型尽可能使用抽象类型。上面的例子中，我们将各种不同类型的员工对象对装在Employee类型的数组中就是将对象的引用类型定义为抽象类型。里氏代换原则讲的是任何时候都可以用子类对象替换父类对象，也就是说能使用父类型的地方就一定能使用子类型。这样如果一个方法的参数是父类型对象，传入它的任何一个子类型都没有问题，如果子类对父类中的方法给出了不同的实现的版本，那在用父类型的引用调用该方法时就会表现出多态行为。同样的道理，如果一个方法的返回类型是父类型，则在方法中可以返回该父类型的任何一个子类型对象，这样的话我们在创建对象的时候可以编写一个工厂方法，从而从创建出不同的子类对象，这就是GoF设计模式中的静态工厂模式。我们在下一章再通过例子来讲解这种设计思想。