C#实现ATM自动取款机

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本篇用C#实现ATM自动取款机的一些功能。面临的第一个问题是：如何把与自动取款机相关的有形的、无形的方面抽象出来。大致如下：

(1)关于用户帐号的类：Account
(2)关于银行数据库的类：BankDatabase
(3)关于ATM屏幕显示的类：Screen
(4)关于ATM键盘的类：Keypad
(5)关于进钞、出钞口的类：DepositSlot
(6)关于ATM出钱的类：CashDispendser
(7)关于事务的基类：Transaction
(8)关于查询的事务类：BalanceInquiry
(9)关于取款的事务类：Withdrawl
(10)关于存款的事务类：Deposit
(11)关于ATM本身的类：ATM
(12)运行

(1)关于用户帐号的类：Account

该类包含与卡号、密码、可用余额、总余额相关的字段和属性，比提供了存款和取款的方法。

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// 用户帐号
    /// </summary>
    public class Account
    {
        private int accountNumber; //卡号
        private int pin;//用来验证
        private decimal availableBalance;//可用余额
        private decimal totalBalance;//总余额
        public Account(int theAccountNumber, int thePIN, decimal theAvailableBalance, decimal theTotalBalance)
        {
            accountNumber = theAccountNumber;
            pin = thePIN;
            availableBalance = theAvailableBalance;
            totalBalance = theTotalBalance;
        }
        //卡号 只读属性
        public int AccountNumber
        {
            get { return accountNumber; }
        }
        //可提取余额 只读属性
        public decimal AvailableBalance
        {
            get { return availableBalance; }
        }
        //总余额 只读属性
        public decimal TotalBalance
        {
            get { return totalBalance; }
        }
        //验证输入密码是否正确
        public bool ValidatePIN(int userPIN)
        {
            return (userPIN == pin);
        }
        //存款
        public void Credit(decimal amount)
        {
            totalBalance += amount;
        }
        //取款
        public void Debit(decimal amount)
        {
            availableBalance -= amount;
            totalBalance -= amount;
        }
    }
}

(2)关于银行数据库的类：BankDatabase

该类维护着一个Account类型的数组，并提供验证用户，查询余额，存款、取款等方法。

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// 银行数据库
    /// </summary>
    public class BankDatabase
    {
        private Account[] accounts;
        public BankDatabase()
        {
            accounts = new Account[2];
            accounts[0] = new Account(12345,54321,1000.00M, 1200.00M);
            accounts[1] = new Account(98765, 56789, 200.00M, 200.00M);
        }
        //根据用户银行卡号获取该用户帐号
        private Account GetAccount(int accountNumber)
        {
            foreach (Account currentAccount in accounts)
            {
                if (currentAccount.AccountNumber == accountNumber)
                {
                    return currentAccount;
                }
            }
            return null;
        }
        //验证用户,根据卡号和密码
        public bool AuthenticateUser(int userAccountNumber, int userPIN)
        {
            //先根据卡号获取帐号
            Account userAccount = GetAccount(userAccountNumber);
            if (userAccount != null)
            {
                return userAccount.ValidatePIN(userPIN);
            }
            else
            {
                return false;
            }
        }
        //返回可提取的余额,根据卡号
        public decimal GetAvailableBalance(int userAccountNumber)
        {
            Account userAccount = GetAccount(userAccountNumber);
            return userAccount.AvailableBalance;
        }
        //返回所有余额
        public decimal GetTotalBalance(int userAccountNumber)
        {
            Account userAccount = GetAccount(userAccountNumber);
            return userAccount.TotalBalance;
        }
        //给用户存款
        public void Credit(int userAccountNumber, decimal amount)
        {
            Account userAccount = GetAccount(userAccountNumber);
            userAccount.Credit(amount);
        }
        //给用户取款
        public void Debit(int userAccountNumber, decimal amount)
        {
            Account userAccount = GetAccount(userAccountNumber);
            userAccount.Debit(amount);
        }
    }
}

(3)关于ATM屏幕显示的类：Screen

该类提供了分行显示、不分行显示、显示金额这3个方法。

using System;
namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// 屏幕
    /// </summary>
    public class Screen
    {
        //显示不分行的信息
        public void DisplayMessage(string message)
        {
            Console.Write(message);
        }
        //显示分行的信息
        public void DisplayMessageLine(string message)
        {
            Console.WriteLine(message);
        }
        //显示金额
        public void DisplayDollarAmmount(decimal amount)
        {
            Console.Write("{0:c}", amount);
        }
    }
}

(4)关于ATM键盘的类：Keypad

该类的职责很明确，就是把输入的数字返回。

using System;
namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// 输入键盘
    /// </summary>
    public class Keypad
    {
        //根据用户输入，返回一个整型
        public int GetInput()
        {
            return Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
        }
    }
}

(5)关于进钞、出钞口的类：DepositSlot

该类主要是确认进钞、出钞口是否收到钱，默认返回true。

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// 存款槽
    /// </summary>
    public class DepositSlot
    {
        //判断是否收到钱
        public bool IsMoneyReceived()
        {
            return true;
        }
    }
}

(6)关于ATM出钱的类：CashDispendser
就像在现实生活中，ATM中肯定会预先存放一些人民币，出钱的时候首先要判断余额是否足够，如果足够就把ATM中当前的票数做适当的减法。

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// ATM取款
    /// </summary>
    public class CashDispendser
    {
        private const int INITIAL_COUNT = 500;//初始票数
        private int billCount;//当前取款机内票数
        public CashDispendser()
        {
            billCount = INITIAL_COUNT;
        }
        //出钱
        public void DispenseCash(decimal amount)
        {
            int billsRequired = ((int)amount) / 20;
            billCount -= billsRequired;
        }
        //判断是否有余额
        public bool IsSufficientCashAvailable(decimal amount)
        {
            //假设取款机内钞票的面值是20
            int billsRequired = ((int) amount)/20;
            return (billCount >= billsRequired);
        }
    }
}

(7)关于事务的基类：Transaction

我们可以回想一下，现实生活中，ATM的主要功能包括：查询余额，取款，存款等。虽然执行的过程不尽相同，但所有的这些事务包含相同的部分：比如说，必须有屏幕必须针对卡号一定和数据库打交道，等等。于是，我们先抽象出一个有关事务的基类，这个基类是不需要被实例化的，所以把它定义成抽象类。如下：

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// ATM事务
    /// </summary>
    public abstract class Transaction
    {
        private int accountNumber;//卡号
        private Screen userScreen;//屏幕
        private BankDatabase database;//银行数据库
        public Transaction(int userAccount, Screen theScreen, BankDatabase theDatabase)
        {
            accountNumber = userAccount;
            userScreen = theScreen;
            database = theDatabase;
        }
        //银行卡号属性 只读
        public int AccountNumber
        {
            get { return accountNumber; }
        }
        //用户使用的屏幕属性 只读
        public Screen UserScreen
        {
            get { return userScreen; }
        }
        //用户使用的数据库 只读
        public BankDatabase Database
        {
            get { return database; }
        }
        //抽象方法 子类必须重写
        public abstract void Execute();
    }
}

以上，在其它有关事务的派生类中都可以访问到基类的只读属性，并且子类必须重写抽象基类的Execute方法。

(8)关于查询的事务类：BalanceInquiry

该类调用Database类的方法查询可用余额和总余额。

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// ATM余额查询事务
    /// </summary>
    public class BalanceInquiry : Transaction
    {
         public BalanceInquiry(int userAccountNumber, Screen atmScreen, BankDatabase atmBankDatabase) : base(userAccountNumber, atmScreen, atmBankDatabase){}
        public override void Execute()
        {
            //获取可用余额
            decimal availableBalance = Database.GetAvailableBalance(AccountNumber);
            //获取总余额
            decimal totalBalance = Database.GetTotalBalance(AccountNumber);
            //打印信息
            UserScreen.DisplayMessageLine("\n余额信息为：");
            UserScreen.DisplayMessage(" -可用余额为：");
            UserScreen.DisplayDollarAmmount(availableBalance);
            UserScreen.DisplayMessage("\n -总余额为：");
            UserScreen.DisplayDollarAmmount(totalBalance);
            UserScreen.DisplayMessageLine("");
        }
    }
}

(9)关于取款的事务类：Withdrawl

当用户输入取款的金额，该类必须要做的事情是：在用户的银行数据库中和ATM上做相应的减法，还必须考虑什么时候退出循环，用户是否按了取消键，用户账户上是否有余额，以及ATM中是否有余额。

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// ATM取款事务
    /// </summary>
    public class Withdrawl : Transaction
    {
        private decimal amount;//取款金额
        private Keypad keypad;//键盘
        private CashDispendser cashDispenser;//出钱
        private const int CANCELED = 6;//对应菜单中的取消
        public Withdrawl(int userAccountNumber, Screen atmScreen, BankDatabase atmBankDatabase, Keypad atmKeypad,
            CashDispendser atmCashDispenser) : base(userAccountNumber, atmScreen, atmBankDatabase)
        {
            keypad = atmKeypad;
            cashDispenser = atmCashDispenser;
        }
        public override void Execute()
        {
            bool cashDispensed = false; //表示还没出钱
            bool transactionCanceled = false; //表示不取消事务
            do
            {
                int selection = DisplayMenuOfAmounts();
                if (selection != CANCELED)//如果用户没有按取消
                {
                    amount = selection; //确定取款金额
                    //根据卡号获取可用余额
                    decimal availableBalance = Database.GetAvailableBalance(AccountNumber);
                    if (amount <= availableBalance)//如果取款金额小于可用余额
                    {
                        if (cashDispenser.IsSufficientCashAvailable(amount))//如果ATM余额足够
                        {
                            Database.Debit(AccountNumber, amount);//账户扣款
                            cashDispenser.DispenseCash(amount);//ATM扣款
                            cashDispensed = true;//跳出循环
                            UserScreen.DisplayMessageLine("\n您可以拿着钱离开了~~");
                        }
                        else//如果ATM余额不够
                        {
                            UserScreen.DisplayMessageLine("\n ATM余额不足." + "\n\n请提取更小的金额~~");
                        }
                    }
                    else
                    {
                        UserScreen.DisplayMessageLine("\n 账户余额不足." + "\n\n请提取更小的金额~~");
                    }
                }
                else //如果用户按了取消，提示正在退出并跳出循环
                {
                    UserScreen.DisplayMessageLine("\n正在取消......");
                    transactionCanceled = true;
                }
            } while ((!cashDispensed) && (!transactionCanceled));
        }
        /// <summary>
        /// 显示提款金额
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private int DisplayMenuOfAmounts()
        {
            int userChoice = 0; //默认提款金额
            int[] amounts = {0, 20, 40, 60, 100, 200};
            while (userChoice ==0)
            {
                //显示菜单
                UserScreen.DisplayMessageLine("\nWithdrawal options:");
                UserScreen.DisplayMessageLine("1-20元");
                UserScreen.DisplayMessageLine("2-40元");
                UserScreen.DisplayMessageLine("3-60元");
                UserScreen.DisplayMessageLine("4-100元");
                UserScreen.DisplayMessageLine("5-200元");
                UserScreen.DisplayMessageLine("6-取消操作");
                UserScreen.DisplayMessage("\n输入数字（1-6），选择选项：");
                int input = keypad.GetInput();
                switch (input)
                {
                    case 1: case 2: case 3: case 4: case 5:
                        userChoice = amounts[input];
                        break;
                    case CANCELED:
                        userChoice = CANCELED;
                        break;
                    default: 
                        UserScreen.DisplayMessageLine("\n输入无效数，请重试~~");
                        break;
                }
                
            }
            return userChoice;
        }
    }
}

以上，
维护的amount变量表示的是取款金额，在每次用户输入提款金额后为该变量赋值。

Keypad类型的变量kepad和CashDispendser类型的变量cashDispenser需要在构造函数中为其赋初值，而这2个因素是在取款时特有的，在事务的抽象基类中不需要考虑这2个因素。

通过DisplayMenuOfAmounts方法，会向用户显示一些面值，以及对应的数字键，然后根据用户按下的数字键返回对应的、int类型的面值。

在Execute方法中，首先循环的2个条件是用户没有按取消键和还没出钱的时候。然后把DisplayMenuOfAmounts方法的返回值赋值给表示取款金额的amount变量，据此判断用户账户的余额是否足够，判断ATM的余额是否足够，最后在用户账户和ATM中分别扣款。这期间，如果用户按了取消键，就把表示取消事务的变量transactionCanceled设置为true以跳出循环，完成扣款后把表示扣款完成的变量cashDispensed设置为true以跳出循环。

(10)关于存款的事务类：Deposit

该类最终是使用Database属性把用户输入的金额保存到用户账户上。另外需要考虑的是：用户在存款的时候是否按了取消键。

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// ATM存款事务
    /// </summary>
    public class Deposit : Transaction
    {
        private decimal amount;
        private Keypad keypad;
        private DepositSlot depositSlot;
        private const int CANCELED = 0;
        public Deposit(int userAccountNumber, Screen atmScreen, BankDatabase atmBankDatabase, Keypad atmKeypad,
            DepositSlot atmDepositSlot) : base(userAccountNumber, atmScreen, atmBankDatabase)
        {
            keypad = atmKeypad;
            depositSlot = atmDepositSlot;
        }
        public override void Execute()
        {
            //确定存款金额
            amount = PromptForDepositAmount();
            if (amount != CANCELED)
            {
                UserScreen.DisplayMessage("\n请输入的存款金额为" + amount);
                //确认是否收到钱
                bool isReceived = depositSlot.IsMoneyReceived();
                if (isReceived)
                {
                    UserScreen.DisplayMessageLine("\n存款成功~~");
                    Database.Credit(AccountNumber, amount);//存款到账户
                }
                else
                {
                    UserScreen.DisplayMessageLine("\n存款时发生错误~~");
                }
            }
            else
            {
                UserScreen.DisplayMessageLine("\n正在取消交易......");
            }
        }
        /// <summary>
        /// 显示存款金额
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private decimal PromptForDepositAmount()
        {
            UserScreen.DisplayMessage("\n请输入存款金额(输入0退出)");
            int input = keypad.GetInput();
            if (input == CANCELED)
            {
                return CANCELED;
            }
            else
            {
                return input;
            }
        }
    }
}

以上，
私有方法PromptForDepositAmount用来返回用户输入的金额，如果用户按取消键，就返回0。

(11)关于ATM本身的类：ATM

该类主要是提供给外部一个方法用来运行。

namespace MyATM
{
    public class ATM
    {
        private bool userAuthenticated;//表示用户是否验证通过
        private int currentAccountNumber;//当前交易的银行卡号
        private Screen screen;//屏幕
        private Keypad keypad;//键盘
        private CashDispendser cashDispendser;//出款
        private DepositSlot depositSlot;//存款
        private BankDatabase bankDatabase;//数据库
        //菜单选项枚举
        private enum MenuOption
        {
            BANLANCE_INQUIRY = 1,//余额查询
            WITHDRAWAL = 2,//取款
            DEPOSIT = 3,//存款
            EXIT_ATM = 4//退出
        }
        public ATM()
        {
            userAuthenticated = false;//默认验证不通过
            currentAccountNumber = 0;//默认卡号
            screen = new Screen();//默认屏幕
            keypad = new Keypad();//默认键盘
            cashDispendser = new CashDispendser();//默认出款帮助类
            bankDatabase = new BankDatabase();//默认银行数据库
            depositSlot = new DepositSlot();//默认存款帮助类
        }
        //运行
        public void Run()
        {
            while (true)
            {
                while (!userAuthenticated)//如果用户没有验证通过，就一直循环
                {
                    screen.DisplayMessageLine("\n欢迎");
                    AuthenticateUser();
                    PerormTransactions();
                    //重新设置一些参数
                    userAuthenticated = false;
                    currentAccountNumber = 0;
                    screen.DisplayMessageLine("\n谢谢，再见~~");
                }
            }
        }
        //验证用户
        private void AuthenticateUser()
        {
            screen.DisplayMessage("\n请输入卡号");
            int accountNumber = keypad.GetInput();
            screen.DisplayMessage("\n输入密码");
            int pin = keypad.GetInput();
            userAuthenticated = bankDatabase.AuthenticateUser(accountNumber, pin);
            if (userAuthenticated)
            {
                currentAccountNumber = accountNumber; //保存当前的用户卡号
            }
            else
            {
                screen.DisplayMessageLine("无效的卡号或密码，请重试~~");
            }
        }
        //执行交易
        private void PerormTransactions()
        {
            Transaction currenTransaction;
            bool userExited = false; //用户还没选择退出
            while (!userExited)
            {
                //确定选择的具体事务
                int mainMenuSelction = DisplayMainMenu();
                switch ((MenuOption)mainMenuSelction)
                {
                    case MenuOption.BANLANCE_INQUIRY:
                    case MenuOption.WITHDRAWAL:
                    case MenuOption.DEPOSIT:
                        currenTransaction = CreateTransaction(mainMenuSelction);
                        currenTransaction.Execute();
                        break;
                    case MenuOption.EXIT_ATM:
                        screen.DisplayMessageLine("\n正在退出系统......");
                        userExited = true;//退出循环
                        break;
                    default:
                        screen.DisplayMessageLine("\n无效选项，请重新选择~~");
                        break;
                }
            }
        }
        //显示菜单
        private int DisplayMainMenu()
        {
            screen.DisplayMessageLine("\n主菜单:");
            screen.DisplayMessageLine("1-查询余额");
            screen.DisplayMessageLine("2-提取现金");
            screen.DisplayMessageLine("3-存款");
            screen.DisplayMessageLine("4-退出\n");
            screen.DisplayMessage("请输入选择：");
            return keypad.GetInput();
        }
        //创建交易
        private Transaction CreateTransaction(int type)
        {
            Transaction temp = null;
            switch ((MenuOption)type)
            {
                case MenuOption.BANLANCE_INQUIRY:
                    temp = new BalanceInquiry(currentAccountNumber, screen, bankDatabase);
                    break;
                case MenuOption.WITHDRAWAL:
                    temp = new Withdrawl(currentAccountNumber, screen, bankDatabase, keypad, cashDispendser);
                    break;
                case MenuOption.DEPOSIT:
                    temp = new Deposit(currentAccountNumber, screen, bankDatabase, keypad, depositSlot);
                    break;
            }
            return temp;
        }
    }
}

以上，
向外部提供了一个Run方法，客户端只要调用该实例方法就可以了。在Run方法内部又实现了对用户的验证和进行用户选择的事务。

私有方法DisplayMainMenu用来显示主菜单项，并返回用户的选择。

在PerormTransactions方法中，根据用户的选择，使用CreateTransaction(int type)方法创建具体的事务，并最终执行。并需要考虑用户按退出按钮的情况。

(12)运行

using System;
namespace MyATM
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ATM theATM = new ATM();
            theATM.Run();
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

总结：ATM案例很好地体现了面向对象的一些特点，尤其是：当我们面对一个看似复杂的案例时，首先需要一种对有形和无形事物抽象的能力，其次要尽可能地把代码中一些重复的部分提炼到基类中去，就像本案例中有关事务的抽象基类。

参考资料：
Visual C# 2008大学教程--（第三版）   

C#实现ATM自动取款机,布布扣,bubuko.com

C#实现ATM自动取款机

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