Java 形狀面積計算：策略模式與工廠模式實現可擴充的幾何類別設計

需求分析

輸入多組參數陣列，分別代表矩形(長寬)、圓形(半徑)等形狀，計算總面積佔外接矩形比例。需支援未來擴充三角形、梯形、多邊形等。

核心設計：介面 + 多型 + 工廠

1. 形狀介面

package com.test;

public interface Shape {
    double getArea(); // 移除介面常量 area，改由實作類管理狀態
}

2. 具體實作

// 矩形 (含正方形)
public class Rectangle implements Shape {
    private final double length;
    private final double width;
    public Rectangle(double length, double width) {
        this.length = length; this.width = width;
    }
    @Override public double getArea() { return length * width; }
}

// 圓形
public class Round implements Shape {
    private static final double PI = Math.PI; // 使用 Math.PI 更精確
    private final double radius;
    public Round(double radius) { this.radius = radius; }
    @Override public double getArea() { return PI * radius * radius; }
}

// 三角形 (海龍公式)
public class Triangle implements Shape {
    private final double a, b, c;
    public Triangle(double a, double b, double c) { this.a=a; this.b=b; this.c=c; }
    @Override public double getArea() {
        double s = (a+b+c)/2;
        return Math.sqrt(s*(s-a)*(s-b)*(s-c));
    }
}

3. 簡單工廠：根據參數長度建立形狀

public class ShapeFactory {
    public static Shape create(double[] params) {
        if (params == null || params.length == 0) return null;
        switch (params.length) {
            case 1: return new Round(params[0]);           // 圓形
            case 2: return new Rectangle(params[0], params[1]); // 矩形
            case 3: return new Triangle(params[0], params[1], params[2]); // 三角形
            default: throw new IllegalArgumentException("不支援的參數個數: " + params.length);
        }
    }
}

4. 主程式：計算使用率

public class Domain {
    public static void main(String[] args) {
        double[][] shapesData = {
            {400.0, 50.0},   // 外接矩形
            {10.0},          // 圓形
            {10.0, 20.0},    // 矩形
            {5.0, 15.0},     // 矩形
            {23.5}           // 圓形
        };

        Shape outer = ShapeFactory.create(shapesData[0]);
        double maxArea = outer != null ? outer.getArea() : 0;

        double userArea = 0;
        for (int i = 1; i < shapesData.length; i++) {
            Shape s = ShapeFactory.create(shapesData[i]);
            if (s != null) userArea += s.getArea();
        }

        double usageRate = maxArea > 0 ? userArea / maxArea : 0;
        System.out.printf("使用率: %.4f%%%n", usageRate * 100);
    }
}

設計優勢

進階擴充：註解驅動自動註冊

若形狀類別很多，可用 @ShapeType(paramCount=3) 註解 + 反射掃描自動註冊到 Map，工廠查 Map 建立實例，完全符合開閉原則。

總結

採用「介面定義行為、具體類別封裝演算法、工廠封裝建立邏輯」的經典組合，實現**高內聚、低耦合、易擴充**。新增形狀只需新增類別、註冊工廠，業務邏輯完全不變。