【Java设计模式】——工厂模式
文章目录
- 工厂模式
-
- 1.简单工厂
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- 1.1结构
- 1.2实现
- 1.3优缺点
- 1.4扩展
- 2.工厂方法
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- 2.1结构
- 2.2实现
- 2.3优缺点
- 3.抽象工厂
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- 3.1结构
- 3.2实现
- 3.3优缺点
- 4.模式扩展
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- 4.1实现
工厂模式
在Java应用程序中对象无处不在，这些对象都需要进行创建，如果创建的时候直接new对象，那么如果我们要更换对象，所有new对象的地方都需要进行更改。违背了软件设计原则中的开闭原则。如果我们使用工厂生产对象，只需要在工厂中关注对象的改变即可，达到了与对象解耦的目的，工厂模式最大的特点就是解耦合
补充：
开闭原则： 对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行扩展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。是为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。
1.简单工厂
1.1结构
- 抽象产品： 定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能。
- 具体产品： 实现或者继承抽象产品的子类
- 具体工厂： 提供了创建产品的方法，调用者通过该方法来创建产品。
1.2实现
以点咖啡为例:
咖啡抽象类
public abstract class Coffee {
/**
* 获取咖啡类型
* @return
*/
public abstract String getName();
/**
*加糖
*/
public void addSugar(){
System.out.println("加糖");
}
/**
*加奶
*/
public void addMilk(){
System.out.println("加奶");
}
}
美式咖啡类
public class AmericanCoffee extends Coffee{
@Override
public String getName(){
return "美式咖啡";
}
}
拿铁咖啡类
public class LatteCoffee extends Coffee {
@Override
public String getName(){
return "拿铁咖啡";
}
}
咖啡工厂类
public class CoffeeFactory {
public Coffee createCoffee(String type){
Coffee coffee = null;
if("american".equals(type)){
coffee = new AmericanCoffee();
}else if("latten".equals(type)){
coffee = new LatteCoffee();
}else{
throw new RuntimeException("没有此类型的咖啡");
}
return coffee;
}
}
咖啡店类
public class CoffeeStore {
public Coffee orderCoffee(String type){
CoffeeFactory factory = new CoffeeFactory();
//调用生产咖啡的方法
Coffee coffee = factory.createCoffee(type);
coffee.addMilk();
coffee.addSugar();
return coffee;
}
}
测试类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
CoffeeStore coffeeStore = new CoffeeStore();
Coffee coffee = coffeeStore.orderCoffee("latten");
System.out.println(coffee.getName());
}
}
类图
咖啡工厂负责生产咖啡（具体工厂），咖啡店通过咖啡工厂选取咖啡
其实简单工厂是大家在实际写代码的时候经常用到的，虽然简单工厂实现了咖啡店与咖啡的耦合，但是可以明显看到咖啡与咖啡工厂又耦合起来了，后期如果增加咖啡的新品种，我们需要修改咖啡工厂的代码，这又违背了“开闭原则”。
注意：
简单工厂和不使用工厂是有很大区别的，如果咖啡店有多个，不使用工厂如果遇到新增咖啡需要修改所有咖啡店，但是使用工厂只需要修改咖啡工厂，类似于将所有咖啡店抽取出一个抽象的咖啡店。
1.3优缺点
优点：
封装了创建对象的过程，可以通过参数直接获取对象，把对象的创建和业务逻辑层分开，这样可以避免之后修改客户代码，如果需要实现新产品直接修改工厂类，更容易扩展。
缺点：
增加新产品时还需要修改工厂类的代码，违背了“开闭原则”。
1.4扩展
静态工厂，将工厂类中创建对象的功能定义为静态的,这样不需要再创建工厂类，直接通过类名调用静态方法，类似于工具类
public class CoffeeFactory {
//静态方法
public static Coffee createCoffee(String type){
Coffee coffee = null;
if("american".equals(type)){
coffee = new AmericanCoffee();
}else if("latten".equals(type)){
coffee = new LatteCoffee();
}else{
throw new RuntimeException("没有此类型的咖啡");
}
return coffee;
}
}
2.工厂方法
对工厂进行抽象，每一种产品对应一个具体工厂，新增产品只需要再新增对应的具体工厂，符合”开闭原则“
2.1结构
-
抽象工厂： 提供创建产品的接口，调用者通过它访问具体工厂的工厂方法来创建产品
-
具体工厂： 主要是实现抽象工厂中的抽象方法，完成具体产品的创建
-
抽象产品： 定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能
-
具体产品： 实现抽象产品所定义的接口，由具体工厂来创建，与具体工厂之间一一对应
2.2实现
抽象咖啡类和具体咖啡类不变
咖啡工厂（抽象工厂）
public interface CoffeeFactory {
/**
* 创建咖啡
* @return
*/
Coffee createCoffee();
}
美式咖啡工厂（具体工厂）
public class AmericanCoffeeFactory implements CoffeeFactory{
//美式咖啡工厂对象,专门生产美式咖啡
@Override
public Coffee createCoffee() {
return new AmericanCoffee();
}
}
拿铁咖啡工厂（具体工厂）
public class LatteCoffeeFactory implements CoffeeFactory{
//拿铁咖啡工厂对象,专门生产拿铁咖啡
@Override
public Coffee createCoffee() {
return new LatteCoffee();
}
}
咖啡店
public class CoffeeStore {
private CoffeeFactory factory;
public void setFactory(CoffeeFactory factory) {
this.factory = factory;
}
/**
* 点咖啡
*/
public Coffee orderCoffee() {
Coffee coffee = factory.createCoffee();
coffee.addSugar();
coffee.addMilk();
return coffee;
}
}
测试类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//创建咖啡店对象
CoffeeStore coffeeStore = new CoffeeStore();
//创建工厂对象
CoffeeFactory factory = new AmericanCoffeeFactory();
coffeeStore.setFactory(factory);
//点咖啡
Coffee coffee = coffeeStore.orderCoffee();
System.out.println(coffee.getName());
}
}
类图
我们只需要知道所点咖啡具体对应的工厂对象，通过咖啡店调用对应的工厂，由工厂创建咖啡对象实现点咖啡的过程
2.3优缺点
优点：
- 用户只需要知道具体工厂就可以获得所需产品，无需知道产品的具体创建过程
- 在系统新增产品时只需要添加具体产品类和对应的具体工厂类，无需对原工厂进行修改符合“开闭原则”
缺点：
每增加一个产品就要增加一个对应的具体工厂类，增加的系统的复杂性。如果具体产品种类过多，那么大量的工厂类不仅难以管理，而且也会造成程序中创建的对象过多，严重影响内存性能
3.抽象工厂
3.1结构
-
抽象工厂： 提供创建产品的接口，包含多个创建产品的方法，可以创建多个不同等级的产品
-
具体工厂： 主要是实现抽象工厂中的多个抽象方法，完成具体产品的创建
-
抽象产品： 定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能，抽象工厂模式有多个抽象产品
-
具体产品： 实现抽象产品所定义的接口，由具体工厂来创建，与具体工厂是多对一关系
3.2实现
咖啡抽象类
public abstract class Coffee {
/**
* 获取咖啡类型
* @return
*/
public abstract String getName();
/**
*加糖
*/
public void addSugar(){
System.out.println("加糖");
}
/**
*加奶
*/
public void addMilk(){
System.out.println("加奶");
}
}
美式咖啡类
public class AmericanCoffee extends Coffee{
@Override
public String getName(){
return "美式咖啡";
}
}
拿铁咖啡类
public class LatteCoffee extends Coffee {
@Override
public String getName(){
return "拿铁咖啡";
}
}
甜品抽象类
public abstract class Dessert {
//甜品抽象类
public abstract void show();
}
抹茶慕斯类
public class MatchaMousse extends Dessert{
//抹茶慕斯类
@Override
public void show() {
System.out.println("抹茶慕斯");
}
}
提拉米苏类
public class Tiramisu extends Dessert{
//提拉米苏类
@Override
public void show() {
System.out.println("提拉米苏");
}
}
甜品工厂
public interface DessertFactory {
/**
* 生产咖啡
* @return
*/
Coffee createCoffee();
/**
* 生产甜品
* @return
*/
Dessert createDessert();
}
美式风味甜品工厂类
public class AmericanDessertFactory implements DessertFactory{
/**
*美式风味甜品工厂
* 可以生产美式咖啡和抹茶慕斯
*/
@Override
public Coffee createCoffee() {
return new AmericanCoffee();
}
@Override
public Dessert createDessert() {
return new MatchaMousse();
}
}
意大利风味甜品工厂类
public class ItalyDessertFactory implements DessertFactory {
/**
*意大利风味甜品工厂
* 可以生产拿铁咖啡和提拉米苏
*/
@Override
public Coffee createCoffee() {
return new LatteCoffee();
}
@Override
public Dessert createDessert() {
return new Tiramisu();
}
}
测试类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//ItalyDessertFactory factory = new ItalyDessertFactory();
AmericanDessertFactory factory = new AmericanDessertFactory();
Coffee coffee = factory.createCoffee()
Dessert dessert = factory.createDessert();
System.out.println(coffee.getName());
dessert.show();
}
}
类图
由类图可见，抽象工厂不再是一个具体工厂对应一个产品，而是一个具体工厂对应一个产品族。如果需要增加一个产品族只需加对应的工厂类，符合”开闭原则“
3.3优缺点
优点：
在工厂方法的基础上减少了部分对象的创建，适合于每次只使用同一产品族的对象这类应用场景
缺点：
当产品族中需要增加一个产品时，所有工厂都要修改
4.模式扩展
配置文件+简单工厂
通过工厂模式+配置文件的方式解除工厂对象和产品对象的耦合。在工厂类中加载配置文件的全类名，通过反射创建对象并存储在容器中，如果需要直接从容器中获取（Spring IOC原理）
4.1实现
1.定义配置文件
american = com.xue.config_factory.AmericanCoffee
latten = com.xue.config_factory.LatteCoffee
2.改进工厂类
public class CoffeeFactory {
/**
* 加载配置文件,获取配置文件中配置的全类名,并创建该类的对象进行存储
*/
//1.定义容器对象存储咖啡对象
private static HashMap<String, Coffee> map = new HashMap<>();
//2.加载配置文件
static {
//创建 Properties对象
Properties properties = new Properties();
//调用properties对象中的load方法进行配置文件的加载
InputStream is = CoffeeFactory.class.getClassLoader().getResourceAsStream("bean.properties");
try {
properties.load(is);
//从properties中获取全类名
Set<Object> keys = properties.keySet();
for (Object key : keys) {
String className = properties.getProperty((String) key);
//通过反射创建对象
Class class1 = Class.forName(className);
Coffee coffee = (Coffee) class1.newInstance();
//将名称和对象存储在容器中
map.put((String) key,coffee);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//根据名称获取对象
public static Coffee createCoffee(String name) {
return map.get(name);
}
}
静态成员变量用来存储创建的对象(键存储的是名称，值存储的是对应的对象)，而读取配置文件和创建对象写在静态代码块中只需要执行一次
测试类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Coffee coffee = CoffeeFactory.createCoffee("american");
System.out.println(coffee.getName());
System.out.println("------------");
Coffee latten = CoffeeFactory.createCoffee("latten");
System.out.println(latten.getName());
}
}
成功！！！
以上就是Java设计模式——工厂模式的介绍及四种实现方式
往期链接：单例模式
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文章参考： IT黑马Java设计模式