《Head First设计模式》第四章笔记 工厂模式

之前我们一直在使用new操作符，但是实例化这种行为并不应该总是公开的进行，而且初始化经常会造成耦合问题，工厂模式将摆脱这种复杂的依赖，本次内容包括简单工厂，工厂方法和抽象工厂三种情况。

1 2 3 4 5 6

Duck duck； if(a){     duck=new Duck1(); }else{     duck=new Duck2(); }

如上面代码中使用new实例化一个类时，使用的是实现，而不是接口，代码捆绑着具体类会导致代码更脆弱缺乏弹性，后续的维护、修改等操作容易出错。

使用new操作符会造成的问题：

1.如果你针对接口编程，你可以利用多态，实现该接口并没有太大问题
2.但是如果代码中使用了很多具体类，一旦加入新的类，就必须改变代码，这就违反了开放-关闭原则。

项目举例

假设你有一家 pizza 店，你有很多种 pizza，要在系统中显示你所有pizza种类。
实现这个功能并不难，

使用普通方式实现：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

public class PizzaStore {     Pizza orderPizza(String type) {         Pizza pizza = null;         if (type.equals("cheese")) {             pizza = new CheesePizza();         } else if (type.equals("clam")) {             pizza = new ClamPizza();         } else if (type.equals("veggie")) {             pizza = new VeggiePizza();         }         pizza.prepare();         pizza.bake();         pizza.cut();         pizza.box();         return pizza;     } }

但是如果新上市一种pizza或者下架一种pizza，你就需要修改这段代码，这样就没有做到对修改关闭。

简单工厂：

于是我们使用之前学到的知识，找到变化的代码和不变的代码，进行封装了：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

public class SimpleFactory {     public Pizza createPizza(String type) {         Pizza pizza = null;         if (type.equals("cheese")) {             pizza = new CheesePizza();         } else if (type.equals("clam")) {             pizza = new ClamPizza();         } else if (type.equals("veggie")) {             pizza = new VeggiePizza();         }         return pizza;     } }   public class PizzaStore {     SimpleFactory simpleFactory;     public PizzaStore(SimpleFactory simpleFactory) {         this.simpleFactory = simpleFactory;     }     Pizza orderPizza(String type) {         Pizza pizza = null;         pizza = simpleFactory.createPizza(type);         pizza.prepare();         pizza.bake();         pizza.cut();         pizza.box();         return pizza;     } }

这么做的好处看起来好像只是把原来的代码放进到另外一个类中，但是当以后出现变化时，自需要修改这个类，就可以，并且这样做的好处还在于可能现在只有客人点餐才会用到这段代码，如果可以点外卖的话，仍然可以用这段代码，代码得到了复用

上面的简单工厂并不是一个真正的模式，只是一种编程习惯，这个不能算工厂模式，不过也算是基本满足需求。

工厂方法模式：

背景更新：假如现在你要开分店，各种加盟商进来后，他们都要开发符合本地口味的pizza，那就需要各个地方都有一个工厂，也就是每个地方继承SimpleFactory类，但是每个工厂并不是完全使用你原来的烘培方法。

工厂方法模式类图如下：

对应代码·：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

public abstract class PizzaStore {     Pizza orderPizza(String type) {         Pizza pizza = null;         pizza = createPizza(type);         pizza.prepare();         pizza.bake();         pizza.cut();         pizza.box();         return pizza;     }     protected abstract Pizza createPizza(String type); }   public class NYPizzaStore extends PizzaStore {     @Override     protected Pizza createPizza(String type) {         if (type.equals("cheese")) {             return new NYCheesePizza();         }     return null;     } }   public class ChicagoPizzaStore extends PizzaStore {     @Override     protected Pizza createPizza(String type) {         if (type.equals("cheese")) {             return new ChicagoCheesePizza();         }     return null;     } }

现在订购这些订单时，自需要实例化各自风格的工厂，就算都是芝士披萨，也是来自不同商店口味的。

 

 

总结：

• 工厂方法模式定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的是哪一个，工厂方法让类把实例化推迟到子类，工厂方法模式的优点在于帮助产品从使用中分离，从使用中解耦。
• 和简单工厂的区别，两者类似，但是在于createPizza方法，工厂方法让每个上篇自行负责，而简单工厂使用的则是PizzaStore对象。
• 简单工厂把所有的事情在一个地方干完了，然而工厂方法则是写了一个框架，让子类具体实现，PizzaStore作为工厂的orderPizza方法提供了一个一般的框架，以便创建披萨，其具体依赖工厂的方法来创建具体的披萨。
• 两者都实现了不让创建对象的代码到处乱跑。

看看对象依赖情况，原来的PizzaStore依赖于所有的Pizza对象，当这些对象发生改变时，可能会影响到PizzaStore，PizzaStore时依赖具体类的，PizzaStore就是高层组件，Pizza各种对象就是低层组件，但是设计原则有一条是：依赖抽象，不要依赖具体类
而使用工厂方法之后就不在出现这种依赖很多具体类的情况了。

 

现在背景有变，有些加盟店，使用低价原料来增加利润，你必须采取一些手段，以免毁掉你的披萨店品牌。
你打算建造一家成产原料的工厂，并将原料运送到各家加盟店，那么剩下最后一个问题，不同的区域原料是不一样的，对于两个加盟店给出了两组不同的原料。

 

类图：

 

建造原料工厂
我们要建造一个工厂来生产原料，这个工厂负责创建原料家族中的每一种原料。

1 2 3 4 5 6 7 8

public interface PizzaIngredientFactory {     public Dough createDough();     public Sauce createSauce();     public Cheese createCheese();     public Veggies[] createVeggies();     public Pepperoni createPepperoni();     public Clams createClams(); }

要做的事情是：
1.为每个区域建造一个工厂，你需要创建一个继承自PizzaIngredientFactory的子类来实现每一个创建方法。
2.实现一组原料类供工厂使用，例如RegianoCheese，RedPeppers,ThickCrustDough.这些类可以在何时的区域间共享。
3.然后你仍然需要将这一切组织起来，将新的原料工厂整合进旧的PizzaStore代码中。

创建纽约的原料工厂

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

class NYPizzaIngredientFactory implements PizzaIngredientFactory{     @Override     public Dough createDough() {         return null;     }     @Override     public Sauce createSauce() {         return null;     }     @Override     public Cheese createCheese() {         return null;     }     @Override     public Veggies[] createVeggies() {         return new Veggies[0];     }     @Override     public Pepperoni createPepperoni() {         return null;     }     @Override     public Clams createClams() {         return null;     } }

重做披萨

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

abstract class Pizza{     String name;     Dough dough;     Sauce sauce;     Veggies veggies[];     Cheese cheese;     Pepperoni pepperoni;     Clams clams;     abstract void prepare();     void cut(){         System.out.println("Cutting the pizza into diagonal slices");     }     void box(){         System.out.println("Place pizza in official PizzaStore box");     }     void setName(String name){         this.name=name;     }     public String getName(){         return name;     }     public void toString2(){         //这里打印披萨的代码     } }

继续重做披萨

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

public class CheesePizza extends Pizza {     //这里组合了一个PizzaIngredientFactory对象的引用，用于提供不同的原料     PizzaIngredientFactory ingredientFactory;        /**      * 通过传入一个PizzaIngredientFactory原料工厂，我们可以在制作Pizza的时候动态的产生所需要的原料      * @param ingredientFactory      */           public CheesePizza(PizzaIngredientFactory ingredientFactory) {         this.ingredientFactory = ingredientFactory;     }        void prepare() {         System.out.println("Preparing " + name);         dough = ingredientFactory.createDough();         sauce = ingredientFactory.createSauce();         cheese = ingredientFactory.createCheese();     } }

再回到披萨店

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

public class NYPizzaStore extends PizzaStore {        protected Pizza createPizza(String item) {         Pizza pizza = null;         PizzaIngredientFactory ingredientFactory = new NYPizzaIngredientFactory();            if (item.equals("cheese")) {                 pizza = new CheesePizza(ingredientFactory);             pizza.setName("New York Style Cheese Pizza");             } else if (item.equals("veggie")) {                pizza = new VeggiePizza(ingredientFactory);             pizza.setName("New York Style Veggie Pizza");            } else if (item.equals("clam")) {                pizza = new ClamPizza(ingredientFactory);             pizza.setName("New York Style Clam Pizza");            } else if (item.equals("pepperoni")) {             pizza = new PepperoniPizza(ingredientFactory);             pizza.setName("New York Style Pepperoni Pizza");            }          return pizza;     } }

我们做了些什么？
我们引入新类型的工厂，也就是所谓的抽象工厂，来创建披萨原料家族。
通过抽象工厂所提供的接口可以创建产品的家族，利用这个接口书写代码，我们的代码将从实际工厂解耦，以便在不同上下文中实现各式各样的工厂，制造出各种不同的产品。

定义抽象工厂模式

抽象工厂模式提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。

 

工厂方法与抽象工厂

抽象工厂的每个方法都实际上看起来像工厂方法，方法声明成抽象，子类方法去覆盖这些方法去创建对象。
抽象工厂的任务是定义一个负责创造一组产品的接口，每个方法就是创建一种产品，这就是工厂方法，所以在抽象工厂中利用工厂方法来实现生产方法是自然的。

对比：

• 两者都是用来创建对象，但是工厂方法使用的是继承，而抽象工厂使用的是对象的组合。
• 比如工厂方法创建pizza是各种PizzaStore继承后覆盖createPizza()方法实现的，让客户从具体类型中解耦。
• 但是对于抽象工厂，提供了一个用来创建一个产品家族的抽象类型，这个类型的子类定义了产品被产生的方法，要想使用这个工厂必须实例化它，然后将它传入一些针对抽象类型所写的代码中。
• 比如PizzaIngredientFactory这个接口定义了一堆原料的做法，而对于纽约的原料加工厂先实现这些接口，然后纽约的商店实例化这个原料加工厂，就保证了不同的商店使用到各自不同的原料，把客户从所使用的实际产品中解耦。
• 一群还是一个，一群产品集合用抽象工厂，具体哪些类中可以确定一个抽象类，子类继承实现使用工厂方法

 

 

设计原则：依赖倒置

依赖倒置原则：要依赖抽象，不要依赖具体类。高层次的模块不应该依赖于低层次的模块，他们都应该依赖于抽象。抽象不应该依赖于具体实现，具体实现应该依赖于抽象。

用依赖倒置原则重构代码

下面是一些指导方针来避免违反依赖倒置原则：

• 变量不可以持有具体类的引用。如果使用new，就会持有具体类的引用，你可以改成工厂来避免
• 不要让类派生自具体类，如果派生自具体类，你就会依赖具体类，请派生自抽象（接口或者抽象类）
• 不要覆盖基类中已经实现的方法，如果覆盖，那么基类说明就不是一个真正适合被继承的抽象，基类中已经实现的方法，应该有所有的子类共享

要尽量达到这些原则，但不是随时都要遵守

 

总结

工厂：封装对象的创建，处理创建对象的细节

静态工厂：利用静态方法定义一个简单的工厂。优点：不需要创建工厂类的实例化。缺点：不能通过继承改变创建方法行为。

简单工厂：简单工厂并不是一种设计模式，因为只是简单的把创建对象的代码封装起来

工厂模式：在父类定义了一个创建对象的接口，通过让子类决定创建的对象是什么，来达到让对象创建的过程封装的目的。工厂方法让类把实例化推迟到子类

抽象工厂：提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要指明具体的类

• 工厂方法用来处理对象的创建，并将这样的行为封装在子类中。这样客户程序中超类的代码就和子类对象的创建部分解耦了
• 简单工厂vs工厂模式：简单工厂把全部的事情在一个地方做完了，而工厂模式是一个创建框架，让子类决定如何实现
• 抽象工厂vs工厂模式
  • 抽象工厂的方法经常以工厂方法的方式实现，抽象工厂的任务是定义一个负责创建一组产品的接口
  • 工厂方法使用继承，抽象工厂使用组合
  • 工厂方法只是用来创建一种产品，而抽象工厂创建的是一个产品家族
  • 使用工厂模式意味着需要扩展一个类并覆盖它的工厂方法。抽象工厂提供了一个创建产品家族的抽象类型，类型的子类定义了产品生产的方式