TestPaperGenerationSystem/src/Application.java

import java.io.IOException;
import java.util.List;
import java.util.Optional;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

/**
 * 程序主入口和中央控制器。
 * 负责管理应用生命周期、解析用户命令、协调各服务完成用户请求。
 */
public class Application {

  // 依赖注入：在构造函数中初始化所有需要的服务
  private final Scanner scanner;
  private final AuthService authService;
  private final SessionManager sessionManager;
  private final IFileService fileService;

  // 用于解析“切换为XX”命令的正则表达式
  private static final Pattern SWITCH_COMMAND_PATTERN = Pattern.compile("^切换为(小学|初中|高中)$");
  private static final int MIN_GENERATE_COUNT = 10;
  private static final int MAX_GENERATE_COUNT = 30;

  public Application() {
    this.scanner = new Scanner(System.in, "UTF-8");

    // --- 依赖注入与组件装配 ---
    // 创建数据访问层的实例
    UserRepository userRepository = new InMemoryUserRepository();
    this.fileService = new TextFilePersistence();
    // 创建应用服务层的实例，并注入依赖
    this.authService = new AuthService(userRepository);
    // 获取会话管理器的单例实例
    this.sessionManager = SessionManager.getInstance();
  }

  /**
   * 启动并运行应用程序的主循环。
   */
  public void run() {
    System.out.println("欢迎使用中小学数学卷子自动生成程序！");
    while (true) {
      if (!sessionManager.isUserLoggedIn()) {
        handleLoggedOutState();
      } else {
        handleLoggedInState();
      }
    }
  }

  /**
   * 处理用户未登录状态下的逻辑。
   */
  private void handleLoggedOutState() {
    System.out.print("请输入用户名和密码（以空格隔开，输入 'exit' 退出程序）: ");
    String input = scanner.nextLine();

    if ("exit".equalsIgnoreCase(input.trim())) {
      System.out.println("感谢使用，程序已退出。");
      System.exit(0);
    }

    String[] credentials = input.split("\\s+");
    if (credentials.length != 2) {
      System.out.println("输入格式错误，请输入正确的用户名、密码。");
      return;
    }

    Optional<User> userOptional = authService.login(credentials[0], credentials[1]);
    if (userOptional.isPresent()) {
      sessionManager.startSession(userOptional.get());
      System.out.println("登录成功！欢迎您，" + userOptional.get().getUsername() + "。");
    } else {
      System.out.println("用户名或密码错误，请重试。");
    }
  }

  /**
   * 处理用户已登录状态下的逻辑。
   */
  private void handleLoggedInState() {
    String currentLevelName = sessionManager.getCurrentLevelName();
    System.out.printf(
            "当前选择为%s出题。请输入生成题目数量（%d-%d），或输入 '切换为XX'，或输入 '-1' 退出登录：%n",
            currentLevelName, MIN_GENERATE_COUNT, MAX_GENERATE_COUNT);
    String input = scanner.nextLine().trim();

    try {
      if ("-1".equals(input)) {
        handleLogout();
      } else if (isSwitchCommand(input)) {
        handleSwitchLevel(input);
      } else if (isNumeric(input)) {
        int count = Integer.parseInt(input);
        validateGenerateCount(count);
        handleGenerateProblems(count);
      } else {
        throw new InvalidInputException(
                String.format("请输入小学、初中和高中三个选项中的一个",
                        MIN_GENERATE_COUNT, MAX_GENERATE_COUNT));
      }
    } catch (InvalidInputException | IOException | NumberFormatException e) {
      System.err.println("错误: " + e.getMessage());
    }
  }

  private void handleLogout() {
    System.out.println("用户 " + sessionManager.getCurrentUser().getUsername() + " 已退出登录。");
    sessionManager.endSession();
  }

  private void handleSwitchLevel(String input) throws InvalidInputException {
    Matcher matcher = SWITCH_COMMAND_PATTERN.matcher(input);
    if (matcher.matches()) {
      String levelName = matcher.group(1);
      EducationLevel level = EducationLevel.fromLevelName(levelName);
      if (level != null) {
        sessionManager.setCurrentGenerator(level);
        System.out.println("成功切换到 " + levelName + " 出题模式。");
      } else {
        // 这部分代码理论上不会执行，因为正则表达式已经限制了级别名称
        throw new InvalidInputException("无效的切换目标级别。");
      }
    }
  }

  private void handleGenerateProblems(int count) throws IOException {
    User currentUser = sessionManager.getCurrentUser();
    System.out.println("正在加载历史题目，请稍候...");
    Set<String> history = fileService.loadAllProblemHistory(currentUser);
    System.out.println("历史题目加载完毕。共找到 " + history.size() + " 道历史题目。");

    System.out.println("正在生成 " + count + " 道不重复的新题目...");
    IProblemGenerator generator = sessionManager.getCurrentGenerator();
    List<Equation> newProblems = generator.generate(count, history);

    System.out.println("题目生成完毕，正在保存到文件...");
    fileService.saveProblems(currentUser, newProblems);
    System.out.println("保存成功！新的题目已存储在用户目录 " + currentUser.getStoragePath() + " 下。");
  }

  private boolean isSwitchCommand(String input) {
    return SWITCH_COMMAND_PATTERN.matcher(input).matches();
  }

  private boolean isNumeric(String str) {
    return str != null && str.matches("-?\\d+");
  }

  private void validateGenerateCount(int count) throws InvalidInputException {
    if (count < MIN_GENERATE_COUNT || count > MAX_GENERATE_COUNT) {
      throw new InvalidInputException(
              String.format("生成数量必须在 %d 到 %d 之间。", MIN_GENERATE_COUNT, MAX_GENERATE_COUNT));
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    Application app = new Application();
    app.run();
  }
}