在实际开发中，计算器是一种很常见的工具，我们可以利用计算器进行各种数学计算。而如今，计算器的实现并不仅仅停留在传统的硬件层面，相对而言，装载计算器程序的手机、电脑等以软件形式出现的计算器，才是人们平日中最为常用的计算器形式。

那么，在这篇文章中，我们将详细解释一下如何在Java中实现一个计算器程序，并附上源代码。在实现这个程序中，我们将从实现原理到实现过程的角度来进行讲解。

一、实现原理

在进行计算机程序的开发时，我们不仅需要实现负责数学计算的内核，同时还需要提供简单的操作界面供用户进行计算器的操作。

当用户输入一个数学表达式时，计算器应该首先将这个表达式转化为程序可以处理的形式，也就是包含运算符、数字和括号的字符串。之后，计算器程序会在运算过程中遍历这个字符串，并在遇到运算符时，对它们进行不同的运算。

最后，程序应该将运算的结果输出给用户。

二、实现过程

1.设计UI界面

我们首先需要设计一个用户界面。对于计算器应用程序而言，界面应该包含数字键和运算符，甚至可能还会包括其他一些复杂的科学计算功能。为了简单化，这里我们只实现了基本的加、减、乘、除和取反功能。

下面是代码的布局：

```

JFrame frame = new JFrame("Java计算器");

frame.setSize(300, 300);

frame.setLayout(new BorderLayout());

frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

JPanel displayPanel = new JPanel();

displayPanel.setLayout(new BorderLayout());

JLabel displayLabel = new JLabel("0");

displayLabel.setHorizontalAlignment(JLabel.RIGHT);

displayLabel.setFont(new Font("宋体", Font.PLAIN, 18));

displayPanel.add(displayLabel, BorderLayout.CENTER);

frame.add(displayPanel, BorderLayout.NORTH);

```

2.实现业务逻辑

接下来，我们需要实现计算器的业务逻辑。为了简化代码，我们将业务逻辑单独封装成一个Calculator类。下面是代码：

```

public class Calculator {

private String lastOperator = "+";

private double result = 0;

private boolean isNew = true;//输入的是否是新的一轮操作

public void reset() {

lastOperator = "+";

result = 0;

isNew = true;

}

public double getResult() {

return result;

}

public void input(String str) {

if (isNew) {

isNew = false;

result = Double.parseDouble(str);

return;

}

char op = str.charAt(0);

double inputNum = Double.parseDouble(str.substring(1));

switch (op) {

case '+':

result = result + inputNum;

break;

case '-':

result = result - inputNum;

break;

case '*':

result = result * inputNum;

break;

case '/':

if (inputNum == 0) {

result = 0;

} else {

result = result / inputNum;

}

break;

case 'c'://清空

result = 0;

break;

case '='://等于

isNew = true;

break;

case 's'://取反

result = -result;

isNew = true;

break;

case '.'://小数点

String sResult = Double.toString(result);

if (sResult.indexOf(".") < 0) {

sResult += ".";

}

result = Double.parseDouble(sResult);

isNew = false;

break;

}

lastOperator = op + "";

}

public void inputOperator(String op) {

String input = lastOperator;

if (isNew) {

input = input + "0";

}

input = input + op;

input(input);

}

}

```

在Calculator类中，我们定义了变量lastOperator、result、isNew，这些变量将被用于处理用户的数学输入，从而生成计算结果。reset方法用来清空计算器中所有的数据。getResult方法用来获取结果。

input方法用于处理用户输入，包括接收用户输入的数值并根据运算符号计算结果。inputOperator方法用于处理用户输入运算符的情况。

在input方法中：

1.通过判断输入是否为第一个数字，以及是否为新的一轮运算，避免了不必要的运算。

2.根据运算符更新结果。

3.根据运算符标记是否为新的一轮。

在inputOperator方法中，我们将运算符输入替换为lastOperator，以及将当前输入处理并传递给input方法。

接下来，我们需要将业务逻辑和UI界面结合起来。

```

public class CalculatorFrame extends JFrame implements ActionListener {

private Calculator calculator = new Calculator();

private JLabel label;

public CalculatorFrame() {

super("Java计算器");

setLocation(500, 300);

setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

JPanel buttonPanel = new JPanel();

buttonPanel.setLayout(new GridLayout(4, 4, 4, 4));

String[] buttonLabels = {"7", "8", "9", "/", "4", "5", "6", "*", "1", "2", "3", "-", "0", ".", "c", "+"};

for (String label : buttonLabels) {

JButton btn = new JButton(label);

btn.addActionListener(this);

buttonPanel.add(btn);

}

getContentPane().add(buttonPanel, BorderLayout.CENTER);

label = new JLabel("0", SwingConstants.RIGHT);

add(label, BorderLayout.NORTH);

pack();

}

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

String actionCommand = e.getActionCommand();

if (actionCommand.equals("c")) {

calculator.reset();

label.setText("0");

return;

}

calculator.input(actionCommand);

label.setText(String.valueOf(calculator.getResult()));

}

public static void main(String[] args) {

CalculatorFrame frame = new CalculatorFrame();

frame.setVisible(true);

}

}

```

在构造函数中，我们初始化计算器并创建一个面板用于按钮布局。然后我们以顺序方式添加数字和运算符按钮，并为所有按钮附加一个操作监听器。当用户点击按钮时，ClickListener通过发生的事件调用接口中的actionPerformed方法。

在actionPerformed方法中，首先，我们判断用户是否单击了“C”按钮。如果是，则执行计算器重置方法，并在界面中更新当前结果；否则，将从GUI获取的数字传递给计算器，并在界面中更新结果。

三、总结

在它的核心层面，本文所介绍的Java计算器源代码实现利用面向对象程序设计的思想，通过将运算符和数字作为类的方法和属性，将计算器的功能封装。通过将业务逻辑与UI界面结合，使用户能够轻松使用计算器进行计算操作。当然，本程序仅仅实现了基本的加、减、乘、除和取反功能。如果需要添加其他的一些复杂的科学计算，这个程序上还需要加更多的功能实现。