程序员必知的23种设计模式之工厂模式
文章目录
- 工厂模式
- 1. 简单工厂模式
- 2. 工厂方法模式
- 3. 抽象工厂模式
- 4. 工厂模式在Calendar 类中的应用
- 5. 工厂模式小结
工厂模式
关于工厂模式的例子，有一个经典的披萨例子：
需要为披萨店建立一个项目：
披萨的项目：
要便于披萨种类的扩展，要便于维护
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披萨的种类很多(比如 GreekPizz、CheesePizz 等)
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披萨的制作有 prepare，bake, cut, box
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每个披萨除了prepare有些不同，其他的bake, cut, box操作都是一样的
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用户可以订购披萨，用户输入披萨的名称，即开始对应披萨的制作工序。
初步思路：
可以看出，披萨的制作过程都包含了prepare、bake、cut和box，既然每个披萨都需要这些工序，那么我们就可以将这些操作复用起来，怎么实现复用？最简单的方法就是设置一个Pizza的抽象类，实现了bake、cut和box的方法，然后让每个实际的Pizza类去继承这个抽象的Pizza类，而prepare方法就交由实际的Pizza类实现。
如上述，当前一共有两个具体Pizza类，一个是GreekPizza类、一个是CheesePizza类，那么初次的类图就是这样的：
为了便于输出，我们增加一个属性name，用以区别每个具体的Pizza，还有和一个setName方法，用来设置name属性。
Pizza类（用一个简单的输出表示运行了准备工序）
public abstract class Pizza {
protected String name;
public abstract void prepare();
public void bake() {
System.out.println(name + " baking;");
}
public void cut() {
System.out.println(name + " cutting;");
}
public void box() {
System.out.println(name + " boxing;");
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
各个实际Pizza类：
public class CheesePizza extends Pizza {
public void prepare() {
setName("CheesePizza");
System.out.println(name + " preparing;");
}
}
public class GreekPizza extends Pizza {
public void prepare() {
setName("GreekPizza");
System.out.println(name + " preparing;");
}
}
当然，这只是描述了Pizza类之间的关系，我们还需要用来订购的披萨的类，类名为OrderPizza，OrderPizza类用来接收用户输入的字符串，根据用户输入的字符串，构造对应的Pizza具体类，然后输出对应的Pizza具体类:
OrderPizza类：
public class OrderPizza {
public OrderPizza() {
Pizza pizza = null;
do {
String ordertype = gettype();
if (ordertype.equals("greek")) {
pizza = new GreekPizza();
} else if (ordertype.equals("cheese")) {
pizza = new CheesePizza();
}
if (pizza == null)
break;
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} while (true);
}
private String gettype() {
System.out.println("input pizza type:");
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
return scanner.nextLine();
}
}
还需要构造一个客户端类PizzaStore，调用OrderPizza类。
PizzaStore客户端类：
public class PizzaStore {
public static void main(String[] args) {
new OrderPizza();
}
}
传统的方式的优缺点
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优点是比较好理解，简单易操作。
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缺点是违反了设计模式的ocp原则，即对扩展开放，对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码.
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比如我们这时要新增加一个Pizza的种类(Pepper披萨)，我们需要做如下修改.
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改进的思路分析
分析： 修改代码可以接受，但是如果我们在其它的地方也有创建Pizza的代码，就意味着，也需要修改，而创建Pizza的代码，往往有多处。
思路： 把创建Pizza对象封装到一个类中，这样我们有新的Pizza种类时，只需要修改该类就可，其它有创建Pizza对象的代码就不需要修改了.-> 简单工厂模式
1. 简单工厂模式
基本介绍
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简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式
-
简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为(代码)
-
在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会使用到工厂模式
使用简单工厂模式
简单工厂模式的设计方案: 定义一个可以实例化Pizaa对象的类，封装创建对象的代码。
添加新Pizza类：
public class PepperPizza extends Pizza {
public void prepare() {
setName("PepperPizza");
System.out.println(name + " preparing;");
}
}
添加简单工厂类：
public class SimpleFactory {
public Pizza createPizza(String type) {
Pizza pizza = null;
if (type.equals("greek")) {
return new GreekPizza();
} else if (type.equals("cheese")) {
return new CheessPizza();
} else if (type.equals("pepper")) {
return new PepperPizza();
}
return pizza;
}
}
修改OrderPizza类：
public class OrderPizza {
private SimpleFactory simplefactory;
Pizza pizza = null;
public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) {
setFactory(simpleFactory);
do {
String orderType = getType();
pizza = simplefactory.createPizza(orderType);
if (pizza == null)
break;
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} while (true);
}
public void setFactory(SimpleFactory simplefactory) {
this.simplefactory = simplefactory;
}
private String getType() {
System.out.println("input pizza 种类:");
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
return scanner.nextLine();
}
}
此时类之间的UML关系：
这样修改代码后，添加一个新披萨就会比修改前添加一个新披萨容易很多，也很容易定位到需要修改的位置。
新的需求
披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如 北京的奶酪pizza、
北京的胡椒pizza 或者是伦敦的奶酪pizza、伦敦的胡椒pizza。
如果使用简单工厂模式，在工厂中添加上述披萨类，会导致工厂类的创建过程很复杂，不易维护，如果可扩展性并不是特别好
解决方案
可以使用工厂方法模式或者是抽象工厂模式
2. 工厂方法模式
工厂方法模式介绍
工厂方法模式设计方案：将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法，在不同的口味点餐子类中具体实现（就是将工厂进行抽象）
工厂方法模式：定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。
添加的新披萨类：
public class BJCheesePizza extends Pizza {
public void prepare() {
setName("BJCheesePizza");
System.out.println("prepare for BJCheesePizza");
}
}
public class BJPepperPizza extends Pizza {
public void prepare() {
setName("BJPepperPizza");
System.out.println("prepare for BJPepperPizza");
}
}
public class LDCheesePizza extends Pizza {
public void prepare() {
setName("LDCheesePizza");
System.out.println("prepare for LDCheesePizza");
}
}
public class LDPepperPizza extends Pizza {
public void prepare() {
setName("LDPepperPizza");
System.out.println("prepare for LDPepperPizza");
}
}
新添加的工厂类：
public class BJPizzaFactory extends OrderPizza {
public Pizza createPizza(String type) {
Pizza pizza = null;
if (type.equals("cheese")) {
pizza = new BJCheesePizza();
} else if (type.equals("pepper")) {
pizza = new BJPepperPizza();
}
return pizza;
}
}
public class LDPizzaFactory extends OrderPizza {
public Pizza createPizza(String type) {
Pizza pizza = null;
if (type.equals("cheese")) {
pizza = new LDCheesePizza();
} else if (type.equals("pepper")) {
pizza = new LDPepperPizza();
}
return pizza;
}
}
修改OrderPizza类：
public abstract class OrderPizza {
public abstract Pizza createPizza(String type);
public OrderPizza() {
Pizza pizza = null;
do {
String orderType = getType();
// 抽象方法，由工厂子类完成
pizza = createPizza(orderType);
if (pizza == null)
break;
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} while (true);
}
private String getType() {
System.out.println("input pizza 种类:");
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
return scanner.nextLine();
}
}
类之间的UML关系：
3. 抽象工厂模式
基本介绍
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抽象工厂模式：定义了一个interface用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类
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抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
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从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进(或者称为进一步的抽象)。
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将工厂抽象成两层，AbsFactory(抽象工厂) 和 具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇，更利于代码的维护和扩展。
抽象工厂模式比工厂方法模式更加抽象
不再使用抽象类，使用一个工厂接口：
public interface AbsFactory {
Pizza createPizza(String type);
}
修改OrderPizza类：
public class OrderPizza {
private AbsFactory factory;
private Pizza pizza;
public OrderPizza(AbsFactory factory) {
this.factory = factory;
do {
pizza = factory.createPizza(getType());
if (pizza == null)
break;
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} while (true);
}
private String getType() {
System.out.println("input pizza 种类:");
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
return scanner.nextLine();
}
}
类之间的UML关系：
4. 工厂模式在Calendar 类中的应用
以下为jdk1.8源代码
public abstract class Calendar ... {
...
// 需要获取实例
public static Calendar getInstance(){
return createCalendar(TimeZone.getDefault(), Locale.getDefault(Locale.Category.FORMAT));
}
...
// 工厂
if (aLocale.hasExtensions()) {
String caltype = aLocale.getUnicodeLocaleType("ca");
if (caltype != null) {
//根据不同的caltype返回不同类型的实例
switch (caltype) {
case "buddhist":
cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
break;
case "japanese":
cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
break;
case "gregory":
cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
break;
}
}
}
...
}
5. 工厂模式小结
工厂模式的意义
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将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性。
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三种工厂模式 (简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式)
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设计模式的依赖抽象原则
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创建对象实例时，不要直接 new 类, 而是把这个new 类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的引用。
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不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现interface(接口)
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不要覆盖基类中已经实现的方法。