Java设计模式——工厂方法模式——抽象工厂模式

一、引言

23种设计模式大概分为三大类：

5种（创建型模式）：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、原型模式、建造者模式。

7种（结构型模式）：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

11种（行为型模式）：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

行为型又可以通过类与类之间的关系进行划分 :

二、简单工厂模式

1. 案列分析

假设现在有个披萨店，客户要点披萨，披萨有很多种类，假设目前有三种：中国披萨（CheesePizza）、希腊披萨（GreekPizza）、日本披萨（JapanPizza）

披萨的制作流程有： prepare()，bake()， cut()， box()

在写代码之前，考虑一下，如果要新添加一种类型的披萨，该如何扩展呢？

如果不用设计模式的话，正常的类图应该如下：

上面类图的代码，应该很简单：

public abstract class Pizza {

	protected String name; 
    // 抽象方法，交给具体的子类去实现
	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;
	}
}

// 中国披萨，其他的类似，不在给出
public class ChinaPizza extends Pizza {

	@Override
	public void prepare() {
		System.out.println("中国披萨正在准备……");
	}
}

// 订购披萨方法
public class OrderPizza {

	public OrderPizza() {
		Pizza pizza = null;
		String orderType = "";
		do {
			orderType = getType(); // 获取从键盘输入
			if (orderType.equals("greek")) {
				pizza = new GreekPizza();
				pizza.setName(" 希腊披萨 ");
			} else if (orderType.equals("china")) {
				pizza = new CheesePizza();
				pizza.setName(" 中国披萨");
			} else if (orderType.equals("japan")) {
				pizza = new PepperPizza();
				pizza.setName(" 日本披萨");
			} else {
				break;
			}

			pizza.prepare();
			pizza.bake();
			pizza.cut();
			pizza.box();

		} while (true);
	}

	// 等待客户端输入
	private String getType() {
		try {
			BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			System.out.println("input pizza 种类:");
			String str = strin.readLine();
			return str;
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
			return "";
		}
	}
}

// 测试类
public class PizzaStore {
	public static void main(String[] args) {
		new OrderPizza();
	}
}

以上代码没用采用任何设计模式所写出来的代码，该方式的优缺点如下：

• 优点是比较好理解，简单易操作

• 缺点是违反了设计模式的ocp原则（开闭原则），即对扩展开放，对修改关闭

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

此时，店里新添了一种Pepper披萨，我们要修改哪些代码？

是不是要新创建一个PepperPizza类，继承基础类，最关键的是要改OrderPizza的代码，此举违法了OCP原则

2. 简单工厂模式

简单工厂模式基本介绍：

• 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；
• 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；

分析：修改代码可以接受，但是如果我们在其它的多个地方也有创建Pizza的代码，就意味着，不只要修改一处，这样就增加了代码出Bug的风险了……

使用简单工厂模式的思路：把创建Pizza对象封装到一个类中，这样我们有新的Pizza种类时，只需要修改该类即可，其它有创建到Pizza对象的代码就不需要修改了。类图如下：

// 定义一个简单工厂，专门用于根据种类创建需要的pizza
public class SimpleFactory {

	public Pizza createPizza(String orderType) {

		Pizza pizza = null;
		if (orderType.equals("greek")) {
			pizza = new GreekPizza();
			pizza.setName(" 希腊披萨 ");
		} else if (orderType.equals("china")) {
			pizza = new CheesePizza();
			pizza.setName(" 中国披萨 ");
		}  else if (orderType.equals("japan")) {
			pizza = new CheesePizza();
			pizza.setName(" 日本披萨 ");
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new PepperPizza();
			pizza.setName(" 胡椒披萨");
		}
		return pizza;
	}
}

// OrderPizza
public class OrderPizza {

	SimpleFactory simpleFactory = null;
	Pizza pizza = null;
	
	public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) {
		setFactory(simpleFactory);
	}
	
	public void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {
		String orderType = "";
		this.simpleFactory = simpleFactory;
		do {
			orderType = getType();
			pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderType);
			if (pizza != null) {
				pizza.prepare();
				pizza.bake();
				pizza.cut();
				pizza.box();
			} else {
				System.out.println(" 没有该种类 ");
				break;
			}
		} while (true);
	}
}	

//测试类 
 new OrderPizza(new SimpleFactory());

3. 工厂方法模式

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。

在上面的基础上，需求继续变化：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如：中国的奶酪pizza、中国的胡椒pizza，或者日本的奶酪pizza、日本的胡椒pizza。该怎么修改呢？

• 方法一，使用简单工厂模式，创建不同的简单工厂类，比如ChinaPizzaSimpleFactory、JapanPizzaSimpleFactory，从当前这个案例来说，也是可以的，但是考虑到项目的规模，以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好。

• 方法二，使用工厂方法模式

public abstract class OrderPizza {

	//定义一个抽象方法，createPizza , 让各个工厂子类自己实现
	abstract Pizza createPizza(String orderType);
	
	// 构造器
	public OrderPizza() {
		Pizza pizza = null;
		String orderType; // 订购披萨的类型
		do {
			orderType = getType();
			pizza = createPizza(orderType); //抽象方法，由工厂子类完成
			//输出pizza 制作过程
			pizza.prepare();
			pizza.bake();
			pizza.cut();
			pizza.box();
			
		} while (true);
	}

	// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
	private String getType() {
		try {
			BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			System.out.println("input pizza 种类:");
			String str = strin.readLine();
			return str;
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
			return "";
		}
	}
}

// 定义具体的实现类
public class LDOrderPizza extends OrderPizza {
	
	@Override
	Pizza createPizza(String orderType) {
		Pizza pizza = null;
		if(orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new LDCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new LDPepperPizza();
		}
		// TODO Auto-generated method stub
		return pizza;
	}
}

public class BJOrderPizza extends OrderPizza {

	@Override
	Pizza createPizza(String orderType) {	
		Pizza pizza = null;
		if(orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new BJCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new BJPepperPizza();
		}
		// TODO Auto-generated method stub
		return pizza;
	}
}

// 测试类
public class PizzaStore {
	public static void main(String[] args) {
		String loc = "bj";
		if (loc.equals("bj")) {
			//创建北京口味的各种Pizza
			new BJOrderPizza();
		} else {
			//创建伦敦口味的各种Pizza
			new LDOrderPizza();
		}
	}
}

4. 抽象工厂模式

抽象工厂模式基本介绍：

• 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

• 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

• 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

• 将工厂抽象成两层，AbsFactory(抽象工厂) 和 具体实现的工厂子类。我们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。

//一个抽象工厂模式的抽象层(接口)
public interface AbsFactory {
	//让下面的工厂子类来 具体实现
	public Pizza createPizza(String orderType);
}

// 这是工厂子类
public class LDFactory implements AbsFactory {
	@Override
	public Pizza createPizza(String orderType) {
		System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
		Pizza pizza = null;
		if (orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new LDCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new LDPepperPizza();
		}
		return pizza;
	}
}

//这是工厂子类
public class BJFactory implements AbsFactory {

	@Override
	public Pizza createPizza(String orderType) {
		System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
		// TODO Auto-generated method stub
		Pizza pizza = null;
		if(orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new BJCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")){
			pizza = new BJPepperPizza();
		}
		return pizza;
	}
}

// 订购Pizza
public class OrderPizza {

	AbsFactory factory; // 聚合
	// 构造器
	public OrderPizza(AbsFactory factory) {
		setFactory(factory);
	}

	private void setFactory(AbsFactory factory) {
		Pizza pizza = null;
		String orderType = ""; // 用户输入
		this.factory = factory;
		do {
			orderType = getType();
			// factory 可能是北京的工厂子类，也可能是伦敦的工厂子类
			pizza = factory.createPizza(orderType);
			if (pizza != null) { // 订购ok
				pizza.prepare();
				pizza.bake();
				pizza.cut();
				pizza.box();
			} else {
				System.out.println("订购失败");
				break;
			}
		} while (true);
	}

	// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
	private String getType() {
		try {
			BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			System.out.println("input pizza 种类:");
			String str = strin.readLine();
			return str;
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
			return "";
		}
	}
}

三、小结

• 工厂模式的意义：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。

• 三种工厂模式 ：简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式

• 设计模式的依赖抽象原则

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，不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现interface(接口) ，不要覆盖基类中已经实现的方法。