Java 命令行學生成績管理系統設計指南

系統架構

┌─────────────┐     ┌─────────────┐     ┌─────────────┐
│  菜單交互層  │ ←→  │  業務邏輯層  │ ←→  │  數據持久層  │
│  (Scanner)  │     │  (Service)  │     │  (File/DB)  │
└─────────────┘     └─────────────┘     └─────────────┘

核心類設計

// 實體
class Student {
    String id, name;
    Map<String, Double> scores; // 科目→分數
    // getters/setters, toString()
}

// DAO 接口
interface StudentDao {
    void save(Student s);
    Student findByName(String name);
    Student findById(String id);
    List<Student> findAll();
    void update(Student s);
    void delete(String id);
}

// 文件實現（CSV 格式）
class FileStudentDao implements StudentDao {
    private final Path file = Paths.get("students.csv");
    // 實現 CRUD，每行：id,name,math,english,physics...
}

// 業務服務
class StudentService {
    private final StudentDao dao;
    // 封裝排序、統計邏輯
    List<Student> rankBySubject(String subject) { ... }
    List<Student> rankById(String subject) { ... }
}

持久化細節

• 文本文件：簡單、可視、適合數據量 < 1 萬條。用 Files.readAllLines/Files.write + CSV 解析（推薦 OpenCSV 或手寫 split(",")）。
• 序列化：ObjectOutputStream 直接存對象圖，但版本升級不兼容，不推薦長期項目。
• 嵌入式資料庫：H2 / SQLite，零配置、支持 SQL 排序統計，**強烈推薦**作為進階版本。

菜單交互樣例

while (true) {
    System.out.println("""
        1. 添加學生
        2. 按姓名查詢
        3. 科目成績排名
        4. 學號成績排名
        5. 退出
        請選擇：""");
    int cmd = scanner.nextInt();
    switch (cmd) {
        case 1 -> addStudent();
        case 2 -> queryByName();
        case 3 -> rankBySubject();
        case 4 -> rankById();
        case 5 -> System.exit(0);
    }
}

進階擴展點

• 引入 ServiceLoader 實現 DAO 插件化（文件/H2/MySQL 熱插拔）。
• 用 TablePrinter 美化控制台表格輸出。
• 加入單元測試（JUnit + Mockito）保證業務邏輯正確性。

「先跑通文件版，再遷移到 H2」是最平滑的學習曲線。核心難點在排序邏輯與文件並發，建議早期引入 ReentrantReadWriteLock 保護文件讀寫。