智能家居控制系统Java实现

这是一个基于Java面向对象编程的智能家居控制系统，通过多态、继承和接口等设计模式，模拟了家庭中各类电器的开关控制功能。

系统架构设计

1. 核心类结构

1.1 抽象层设计

Switch接口 - 定义了设备的基本操作规范

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package demo;

public interface Switch {
    void press();  // 开关操作
}

1.2 基类设计

JD类（家电基类） - 所有家电的抽象父类

java 复制代码

package demo;

//家电
public class JD implements Switch{
    private String name;
    //状态：关、开
    private boolean status;

    // 显式添加无参构造函数
    public JD() {
    }

    public JD(String name, boolean status){
        this.name = name;
        this.status = status;
    }

    // getter 和 setter 方法...
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public boolean isStatus() {
        return status;
    }

    public void setStatus(boolean status) {
        this.status = status;
    }

    public void press(){
        status=!status;  // 切换开关状态
    }
}

2. 具体设备类

系统支持五种家电设备，都继承自JD基类：

2.1 电视类 (TV)

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public class TV extends JD{
    public TV(String name,boolean status){
        super(name,status);
    }
}

2.2 洗衣机类 (WashMachine)

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public class WashMachine extends JD{
    public WashMachine(String name, boolean status) {
        super(name, status);
    }
}

2.3 吊灯类 (Lamp)

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public class Lamp extends JD{
    public Lamp(String name,boolean status){
        super(name,status);
    }
}

2.4 窗户类 (Window)

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public class Window extends JD{
    public Window(String name, boolean status) {
        super(name, status);
    }
}

2.5 空调类 (Air)

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public class Air extends JD {
    public Air(String name, boolean status) {
        super(name, status);
    }
}

3. 控制系统核心

SmartHomeControl类 - 智能家居控制中心

java 复制代码

package demo;
//智能控制系统类
public class SmartHomeControl {
    //多态应用：接收父类JD引用，实际传入子类对象
    public void control(JD jd){
        System.out.println(jd.getName()+" 目前状态是：" + (jd.isStatus() ? "开着" : "关着"));
        System.out.println("开始您的操作......");
        jd.press();  // 调用接口方法
        System.out.println(jd.getName()+(jd.isStatus()?"状态已经是："+"开着":"关闭！"));
    }

    // 显示所有设备信息
    public void printAllJD(JD[] jds) {
        System.out.println("==================所有家电信息如下====================");
        for (int i = 0; i < jds.length; i++) {
            JD jd = jds[i];
            System.out.println((i+1)+","+jd.getName() + " 目前状态是：" + (jd.isStatus() ? "开着" : "关着"));
        }
    }
}

4. 测试程序

Test类 - 系统入口和用户交互

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package demo;
import java.util.Scanner;

public class Test {
    static void main(String[] args) {
        // 初始化设备数组
        JD[] jds=new JD[5];
        jds[0]=new TV("小米电视", true);
        jds[1]=new WashMachine("美的洗衣机", false);
        jds[2]=new Lamp("欧莱雅吊灯", false);
        jds[3]=new Window("落地窗", false);
        jds[4]=new Air("美的空调", false);
        // 创建智能控制对象
        SmartHomeControl shc=new SmartHomeControl();
        // 用户交互界面
        while (true) {
            shc.printAllJD(jds);
            System.out.println("b.选择设备进行操作:");
            Scanner sc=new Scanner(System.in);
            String choose=sc.next();
            switch (choose){
                case "1":
                    shc.control(jds[0]);
                    break;
                case "2":
                    shc.control(jds[1]);
                    break;
                case "3":
                    shc.control(jds[2]);
                    break;
                case "4":
                    shc.control(jds[3]);
                    break;
                case "5":
                    shc.control(jds[4]);
                    break;
                case"exit":
                    System.out.println("退出系统！");
                    return;
                default:
                    System.out.println("输入错误！请重新选择：");
            }
        }
    }
}

结果展示

设计模式应用

1. 多态的应用

接口多态 : 所有家电都实现了Switch接口
继承多态 : 具体设备类继承JD基类，可以使用父类引用操作子类对象
方法重写 : press()方法在子类中可以有不同实现

2. 单一职责原则

JD类负责维护家电基本属性
具体设备类只负责自身特有功能
SmartHomeControl类专注于控制逻辑

3. 开闭原则

系统对扩展开放（可以添加新设备），对修改关闭（无需修改现有代码）

系统运行流程

初始化阶段: 创建五个家电对象并放入数组
展示阶段: 显示所有设备状态信息
交互阶段:
- 用户输入设备编号（1-5）
- 调用相应设备的press()方法切换状态
- 显示操作结果
退出阶段: 输入"exit"退出系统

扩展性分析

易于添加新设备

只需新建类继承JD基类即可：

java 复制代码

public class NewDevice extends JD {
    public NewDevice(String name, boolean status) {
        super(name, status);
    }
    // 可添加设备特有方法
}

控制功能扩展

可在SmartHomeControl类中添加新控制方法，如：

java 复制代码

public void batchControl(JD[] jds, boolean targetStatus) {
    for(JD jd : jds) {
        if(jd.isStatus() != targetStatus) {
            jd.press();
        }
    }
}

亮点

清晰的类层次结构: 合理的继承体系
良好的封装性: 属性私有，提供公共访问方法
灵活的多态应用: 通过接口和父类引用实现统一管理
用户友好的交互界面: 简单明了的控制台交互

改进

添加异常处理机制
实现设备分组控制功能
添加定时控制功能
引入配置文件，实现设备信息的动态加载
添加日志记录功能，记录设备操作历史

总结

这个智能家居控制系统是一个优秀的面向对象编程实践案例，展示了Java核心特性在实际项目中的应用。通过合理的类设计、多态的应用和清晰的程序结构，实现了可扩展、易维护的家电控制系统框架。