你不能不了解的Java23中设计模式之【抽象工厂模式】

目录

一.介绍抽象工厂模式

1.概念

2.结构： 抽象工厂模式包含以下角色：

3.工作原理：

4.应用场景： 抽象工厂模式适用于以下情况：

5.使用方法：

二.具体实例通过抽象工厂模式实现计算器

1.创建Maven工程（按照小编这样操作即可）

2.导入依赖（pom.xml）

3.构建一个接口（含一个用于进行计算的方法 calculate。该方法接受两个参数, 即 firstNumber 和 secondNumber,并返回一个 double 类型的结果。）

 4.定义具的 Addition, Subtraction, Multiplication 和 Division 分别实现（加减乘除）：

4.1加法

4.2减法

4.3乘法

4.4除法

5.创建一个用于生成计算器实例的抽象工厂 CalculatorFactory

6.创建具体的工厂类 AdditionFactory, SubtractionFactory, MultiplicationFactory 和 DivisionFactory 来生产相应的计算器实例

6.1加法工厂

6.2减法工厂

6.3乘法工厂

6.4除法工厂

7.创建一个 CalculatorApp 类，它将使用 CalculatorFactory 来生成所需类型的 Calculator 实例

8.展示效果图

---

前言：

象工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一种方法来创建一组相关或相互依赖的对象，而无需指定具体的类。通过使用抽象工厂模式，我们可以将对象的创建与使用分离，从而使代码更加灵活、可扩展和可维护。

在本博客中，我们将介绍抽象工厂模式的概念、结构和工作原理，以及在实际开发中的应用场景和使用方法。

首先，我们将详细解释什么是工厂模式，以及为什么需要使用抽象工厂模式。我们将探讨其与其他创建型设计模式的区别，并提供一些示例来说明其优势和适用性。

接下来，我们将介绍抽象工厂模式的核心组件，包括抽象工厂接口、具体工厂类和抽象产品接口。我们将详细说明它们各自的职责和关系，并通过代码示例来说明如何实现这些组件。

然后，我们将探讨抽象工厂模式的工作原理。我们将解释如何通过工厂方法来创建产品对象，并且说明如何组合使用多个工厂方法来创建一组相关的产品对象。

最后，我们将介绍抽象工厂模式在实际开发中的应用场景和使用方法。我们将列举一些常见的使用场景，如图形界面库、数据库访问库等，并提供相应的示例代码来说明如何使用抽象工厂模式解决实际问题。

一.介绍抽象工厂模式

1.概念

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种创建型设计模式，它提供了一种创建一组相关或相互依赖对象的接口，而无需指定具体的类。

 抽象工厂模式通过引入抽象工厂和具体工厂的层次结构，使得客户端代码仅与抽象工厂交互，而不必关心具体工厂和产品的细节。这样可以实现客户端代码与具体类的解耦，提高代码的灵活性和可维护性。

2.结构： 抽象工厂模式包含以下角色：

• 抽象工厂（Abstract Factory）：定义了创建一组相关产品的方法接口。
• 具体工厂（Concrete Factory）：实现了抽象工厂的方法，负责创建具体产品的对象。
• 抽象产品（Abstract Product）：定义了产品的共同属性和方法接口。
• 具体产品（Concrete Product）：实现了抽象产品的接口，是抽象工厂创建的对象。

3.工作原理：

1. 定义抽象工厂接口，其中包含一组创建产品的抽象方法。
2. 创建具体工厂类，实现抽象工厂接口，根据业务逻辑创建具体产品的对象。
3. 定义抽象产品接口，其中包含产品的共同属性和方法。
4. 创建具体产品类，实现抽象产品接口，定义具体产品的属性和方法。
5. 在客户端代码中，通过抽象工厂创建产品对象，并调用产品的方法进行业务处理。

4.应用场景： 抽象工厂模式适用于以下情况：

• 系统需要独立于其产品的创建、组合和表示。
• 系统需要一组相关产品对象，并希望统一管理它们的创建过程。
• 系统需要提供一个产品的类库，而不想暴露具体实现的细节。
• 系统需要在运行时切换不同产品族的实现。

5.使用方法：

1. 定义抽象工厂接口，声明一组创建产品的抽象方法。
2. 创建具体工厂类，实现抽象工厂接口，分别在每个方法中创建具体产品对象。
3. 定义抽象产品接口，声明产品的共同属性和方法。
4. 创建具体产品类，实现抽象产品接口，定义具体产品的属性和方法。
5. 在客户端代码中，通过抽象工厂对象调用创建产品的方法获取产品对象，并进行业务处理。

通过使用抽象工厂模式，可以提高代码的灵活性和可维护性，同时还可以封装产品创建的细节，使得客户端代码与具体类解耦。这种模式常用于框架设计和库开发中，以便为用户提供一组相关的产品对象。

二.具体实例通过抽象工厂模式实现计算器

1.创建Maven工程（按照小编这样操作即可）

2.导入依赖（pom.xml）

  
    UTF-8
    1.8
    1.8
    3.7.0
    
    
    5.0.2.RELEASE
    
    3.4.5
    
    5.1.44
    
    5.1.2
    
    1.3.1
    
    2.1.1
    2.4.3
    
    2.9.1
    3.2.0
    1.7.13
    
    4.12
    4.0.0
    1.18.2

    1.1.0
    2.10.0

    2.9.0
    1.7.1.RELEASE
    2.9.3
    1.2
    1.1.2
    8.0.47
    1.3.3
    5.0.2.Final

    1.3.2
  

  
 
        junit
        junit
        4.12
        test
    
    
        org.mockito
        mockito-all
        2.0.2-beta
        test
    
    
    
      org.springframework
      spring-core
      ${spring.version}
    
    
      org.springframework
      spring-beans
      ${spring.version}
    
    
      org.springframework
      spring-context
      ${spring.version}
    
    
      org.springframework
      spring-orm
      ${spring.version}
    
    
      org.springframework
      spring-tx
      ${spring.version}
    
    
      org.springframework
      spring-aspects
      ${spring.version}
    
    
      org.springframework
      spring-web
      ${spring.version}
    

    
      org.springframework
      spring-test
      ${spring.version}
    


    
    
      org.mybatis
      mybatis
      ${mybatis.version}
    
    
    
      mysql
      mysql-connector-java
      ${mysql.version}
    
    
    
      com.github.pagehelper
      pagehelper
      ${pagehelper.version}
    
    
    
      org.mybatis
      mybatis-spring
      ${mybatis.spring.version}
    

    
      org.springframework
      spring-context-support
      ${spring.version}
    

    
    
      org.mybatis.caches
      mybatis-ehcache
      ${mybatis.ehcache.version}
    
    
    
      net.sf.ehcache
      ehcache
      ${ehcache.version}
    

    
      redis.clients
      jedis
      ${redis.version}
    
    
      org.springframework.data
      spring-data-redis
      ${redis.spring.version}
    
    
      com.fasterxml.jackson.core
      jackson-databind
      ${jackson.version}
    
    
      com.fasterxml.jackson.core
      jackson-core
      ${jackson.version}
    
    
      com.fasterxml.jackson.core
      jackson-annotations
      ${jackson.version}
    

    
    
      org.apache.commons
      commons-dbcp2
      ${commons.dbcp2.version}
      
        
          commons-pool2
          org.apache.commons
        
      
    
    
      org.apache.commons
      commons-pool2
      ${commons.pool2.version}
    

    
    
      org.springframework
      spring-webmvc
      ${spring.version}
    

    

    
    
    
    
      org.slf4j
      slf4j-api
      ${slf4j.version}
    
    
      org.slf4j
      jcl-over-slf4j
      ${slf4j.version}
      runtime
    

    
    
      org.apache.logging.log4j
      log4j-api
      ${log4j2.version}
    
    
      org.apache.logging.log4j
      log4j-core
      ${log4j2.version}
    
    
    
      org.apache.logging.log4j
      log4j-slf4j-impl
      ${log4j2.version}
    
    
    
      org.apache.logging.log4j
      log4j-web
      ${log4j2.version}
      runtime
    

    
    
      com.lmax
      disruptor
      ${log4j2.disruptor.version}
    

    
    
      junit
      junit
      ${junit.version}
      
    
    
      javax.servlet
      javax.servlet-api
      ${servlet.version}
      provided
    
    
      org.projectlombok
      lombok
      ${lombok.version}
      provided
    
    
      jstl
      jstl
      ${jstl.version}
    
    
      taglibs
      standard
      ${standard.version}
    
    
      org.apache.tomcat
      tomcat-jsp-api
      ${tomcat-jsp-api.version}
    
    
      commons-fileupload
      commons-fileupload
      ${commons-fileupload.version}
    

    
      org.hibernate
      hibernate-validator
      ${hibernate-validator.version}
    

    
    
      org.apache.shiro
      shiro-core
      ${shiro.version}
    
    
      org.apache.shiro
      shiro-web
      ${shiro.version}
    
    
      org.apache.shiro
      shiro-spring
      ${shiro.version}
    
  

3.构建一个接口（含一个用于进行计算的方法 calculate。该方法接受两个参数, 即 firstNumber 和 secondNumber,并返回一个 double 类型的结果。）

package com.lz.jsq.jk;

/**
 * @author lz
 * @create 2023-09-11 9:07
 */

/**
 * 包含一个用于进行计算的方法 calculate。该方法接受两个参数,
 * 即 firstNumber 和 secondNumber,并返回一个 double 类型的结果。
 */
public interface Calculator {
    double calculate(double firstNumber, double secondNumber);
}

 4.定义具的 Addition, Subtraction, Multiplication 和 Division 分别实现（加减乘除）：

4.1加法

package com.lz.jsq.jjcc;

import com.lz.jsq.jk.Calculator;

/**
 * @author lz
 * @create 2023-09-11 9:12
 */
public class Addition implements Calculator {
    @Override
    public double calculate(double firstNumber, double secondNumber) {
        return firstNumber + secondNumber;
    }
}

4.2减法

package com.lz.jsq.jjcc;

import com.lz.jsq.jk.Calculator;

/**
 * @author lz
 * @create 2023-09-11 9:14
 */
public class Subtraction implements Calculator {
    @Override
    public double calculate(double firstNumber, double secondNumber) {
        return firstNumber - secondNumber;
    }
}

4.3乘法

package com.lz.jsq.jjcc;

import com.lz.jsq.jk.Calculator;

/**
 * @author lz
 * @create 2023-09-11 9:14
 */

public class Multiplication implements Calculator {
    @Override
    public double calculate(double firstNumber, double secondNumber) {
        return firstNumber * secondNumber;
    }
}

4.4除法

package com.lz.jsq.jjcc;

import com.lz.jsq.jk.Calculator;

/**
 * @author lz
 * @create 2023-09-11 9:15
 */
public class Division implements Calculator {
    @Override
    public double calculate(double firstNumber, double secondNumber) {

        if (secondNumber == 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Division by Zero");
        }
        return firstNumber / secondNumber;
    }

}

5.创建一个用于生成计算器实例的抽象工厂 CalculatorFactory

package com.lz.jsq.factory;

/**
 * @author lz
 * @create 2023-09-11 9:18
 */

import com.lz.jsq.jk.Calculator;

/**
 * 创建一个用于生成计算器实例的抽象工厂
 */
public interface CalculatorFactory {
    Calculator createCalculator();
}

6.创建具体的工厂类 AdditionFactory, SubtractionFactory, MultiplicationFactory 和 DivisionFactory 来生产相应的计算器实例

6.1加法工厂

package com.lz.jsq.factory;

import com.lz.jsq.jjcc.Addition;
import com.lz.jsq.jk.Calculator;

/**
 * @author lz
 * @create 2023-09-11 9:21
 */
public class AdditionFactory implements CalculatorFactory {
    @Override
    public Calculator createCalculator() {
        return new Addition();
    }
}

6.2减法工厂

package com.lz.jsq.factory;

import com.lz.jsq.jjcc.Subtraction;
import com.lz.jsq.jk.Calculator;

/**
 * @author lz
 * @create 2023-09-11 9:21
 */
public class SubtractionFactory implements CalculatorFactory {
    @Override
    public Calculator createCalculator() {
        return new Subtraction();
    }
}

6.3乘法工厂

package com.lz.jsq.factory;

import com.lz.jsq.jjcc.Multiplication;
import com.lz.jsq.jk.Calculator;

/**
 * @author lz
 * @create 2023-09-11 9:21
 */
public class MultiplicationFactory implements CalculatorFactory {
    @Override
    public Calculator createCalculator() {
        return new Multiplication();
    }
}

6.4除法工厂

package com.lz.jsq.factory;

import com.lz.jsq.jjcc.Division;
import com.lz.jsq.jk.Calculator;

/**
 * @author lz
 * @create 2023-09-11 9:21
 */
public class DivisionFactory implements CalculatorFactory {
    @Override
    public Calculator createCalculator() {
        return new Division();
    }
}

7.创建一个 CalculatorApp 类，它将使用 CalculatorFactory 来生成所需类型的 Calculator 实例

package com.lz.jsq.test;

import com.lz.jsq.factory.*;
import com.lz.jsq.jk.Calculator;

import java.util.Scanner;

public class CalculatorApp {
    private CalculatorFactory calculatorFactory;

    public CalculatorApp(CalculatorFactory calculatorFactory) {
        this.calculatorFactory = calculatorFactory;
    }

    public double calculate(Calculator calculator, double firstNumber, double secondNumber) {
        return calculator.calculate(firstNumber, secondNumber);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        boolean shouldContinue = true;

        while (shouldContinue) {
            System.out.println("请选择要使用的计算器类型：");
            System.out.println("1. 加法");
            System.out.println("2. 减法");
            System.out.println("3. 乘法");
            System.out.println("4. 除法");

            CalculatorFactory calculatorFactory = null;
            int choice = scanner.nextInt();
            boolean isValidOption = true;

            switch (choice) {
                case 1:
                    calculatorFactory = new AdditionFactory();
                    break;
                case 2:
                    calculatorFactory = new SubtractionFactory();
                    break;
                case 3:
                    calculatorFactory = new MultiplicationFactory();
                    break;
                case 4:
                    calculatorFactory = new DivisionFactory();
                    break;
                default:
                    System.out.println("无效的选项");
                    isValidOption = false;
            }

            if (isValidOption) {
                boolean innerLoopShouldContinue = true;

                while (innerLoopShouldContinue) {
                    System.out.print("请输入第一个数: ");
                    double firstNumber = scanner.nextDouble();

                    System.out.print("请输入第二个数: ");
                    double secondNumber = scanner.nextDouble();

                    CalculatorApp app = new CalculatorApp(calculatorFactory);
                    double result = app.calculate(app.calculatorFactory.createCalculator(), firstNumber, secondNumber);

                    System.out.println("结果为：" + result);

                    System.out.print("是否要继续计算？输入 0 以退出当前运算，输入其他任意数字以继续：");
                    int continueChoice = scanner.nextInt();

                    if (continueChoice == 0) {
                        innerLoopShouldContinue = false;
                    }
                }
            }

            System.out.print("是否要继续选择运算类型？输入 0 以退出程序，输入其他任意数字以继续：");
            int mainContinueChoice = scanner.nextInt();

            if (mainContinueChoice == 0) {
                shouldContinue = false;
            }
        }

        scanner.close();
    }
}

8.展示效果图