Java设计模式-工厂模式

目录

一、简单工厂模式

(一)需求

(二)使用传统的方法来完成

(三)传统方法的优缺点

(四)基本介绍

(五)使用简单工厂模式

二、工厂方法模式

(一)需求

(二)思路

(三)基本介绍

(四)工厂方法模式应用

三、抽象工厂模式

(一)基本介绍

(二)应用实例


一、简单工厂模式

(一)需求

看一个披萨的项目:要便于披萨种类的扩展,要便于维护
  1. 披萨的种类很多(比如 GreekPizzCheesePizz )
  2. 披萨的制作有 preparebake, cut, box
  3. 完成披萨店订购功能。

(二)使用传统的方法来完成

1、类图

Java设计模式-工厂模式_第1张图片

2、代码

pizza类

//将Pizza 类做成抽象
public abstract class Pizza {
	protected String name; //名字

	//准备原材料, 不同的披萨不一样,因此,我们做成抽象方法
	public abstract void prepare();

	
	public void bake() {
		System.out.println(name + " baking;");
	}

	public void cut() {
		System.out.println(name + " cutting;");
	}

	//打包
	public void box() {
		System.out.println(name + " boxing;");
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
}

 两种pizza

public class GreekPizza extends Pizza {

	@Override
	public void prepare() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println(" 给希腊披萨 准备原材料 ");
	}

}


=========================================================
public class CheesePizza extends Pizza {

	@Override
	public void prepare() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println(" 给制作奶酪披萨 准备原材料 ");
	}
}

编写OrderPizza去订购需要的各种pizza

public class OrderPizza {

	// 构造器
	public OrderPizza() {
		Pizza pizza = null;
		String orderType; // 订购披萨的类型
		do {
			orderType = getType();
			if (orderType.equals("greek")) {
				pizza = new GreekPizza();
				pizza.setName(" 希腊披萨 ");
			} else if (orderType.equals("cheese")) {
				pizza = new CheesePizza();
				pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
			} else if (orderType.equals("pepper")) {
				pizza = new PepperPizza();
				pizza.setName("胡椒披萨");
			} else {
				break;
			}
			//输出pizza 制作过程
			pizza.prepare();
			pizza.bake();
			pizza.cut();
			pizza.box();

		} while (true);
	}
}

客户端订购pizza

//相当于一个客户端,发出订购
public class PizzaStore {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		new OrderPizza();

	}

}

(三)传统方法的优缺点

1) 优点是比较好理解,简单易操作。
2) 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.
3) 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 .

Java设计模式-工厂模式_第2张图片

4) 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, 其它有创建到 Pizza 对象的代码就不需要修改了 .-> 简单工厂模式

(四)基本介绍

  1. 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
  2. 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(代码)
  3. 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

在简单工厂模式中,主要涉及三个角色:抽象产品、具体产品和简单工厂。

抽象产品:抽象产品可以是一个接口或抽象类,定义了产品通用的方法,有具体子类来实现

具体产品:具体产品是抽象产品的实现类,它实现了抽象产品中定义的方法

简单工厂:包含创建对象的方法,隐藏了创建对象细节。

(五)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。

Java设计模式-工厂模式_第3张图片将对象的创建逻辑封装在一个工厂类中,客户端不需要知道具体的创建细节,只需要向工厂类请求所需对象即可。

简单工厂类,封装了创建对象的方法

//简单工厂类,封装了创建对象的细节
public class SimpleFactory {

	//根据orderType 返回对应的Pizza 对象
	public Pizza createPizza(String orderType) {

		Pizza pizza = null;

		System.out.println("使用简单工厂模式");
		if (orderType.equals("greek")) {
			pizza = new GreekPizza();
			pizza.setName(" 希腊披萨 ");
		} else if (orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new CheesePizza();
			pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new PepperPizza();
			pizza.setName("胡椒披萨");
		}
		
		return pizza;
	}

}

orderpizza

public class OrderPizza {

	//定义一个简单工厂对象
	SimpleFactory simpleFactory;
	Pizza pizza = null;
	
	//构造器
	public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) {
		setFactory(simpleFactory);
	}
	
	public void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {
		String orderType = ""; //用户输入的
		
		this.simpleFactory = simpleFactory; //设置简单工厂对象
		
		do {
			orderType = getType(); 
			pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderType);
			
			//输出pizza
			if(pizza != null) { //订购成功
				pizza.prepare();
				pizza.bake();
				pizza.cut();
				pizza.box();
			} else {
				System.out.println(" 订购披萨失败 ");
				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 "";
		}
	}

}

客户端下单

//相当于一个客户端,发出订购
public class PizzaStore {

	public static void main(String[] args) {
		
		//使用简单工厂模式
		new OrderPizza(new SimpleFactory());
		System.out.println("~~退出程序~~");
		

	}

}

其实工厂模式还叫静态工厂模式,也就是把创建对象的方法设置为静态方法,那就不需要创建工厂对象了,直接用类名的方式调用工厂创建对象的方法即可。


//简单工厂类,封装了创建对象的细节
public class SimpleFactory {

	//简单工厂模式 也叫 静态工厂模式
	public static Pizza createPizza(String orderType) {

		Pizza pizza = null;

		System.out.println("使用简单工厂模式2");
		if (orderType.equals("greek")) {
			pizza = new GreekPizza();
			pizza.setName(" 希腊披萨 ");
		} else if (orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new CheesePizza();
			pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new PepperPizza();
			pizza.setName("胡椒披萨");
		}
		return pizza;
	}

}

orderpizza

public class OrderPizza2 {

	Pizza pizza = null;
	String orderType = "";
	// 构造器
	public OrderPizza2() {
		
		do {
			orderType = getType();
			pizza = SimpleFactory.createPizza2(orderType);

			// 输出pizza
			if (pizza != null) { // 订购成功
				pizza.prepare();
				pizza.bake();
				pizza.cut();
				pizza.box();
			} else {
				System.out.println(" 订购披萨失败 ");
				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 "";
		}
	}
}

总结:工厂封装了对象的创建过程,降低了客户端的复杂性,并且方便了产品类型的扩展和维护。

二、工厂方法模式

(一)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

(二)思路

思路1

使用简单工厂模式,创建不同的简单工厂类,比如 BJPizzaSimpleFactory 、LDPizzaSimpleFactory 等等 . 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
思路2
使用工厂方法模式
Java设计模式-工厂模式_第4张图片

(三)基本介绍

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。
工厂方法模式 :抽象工厂中定义了一个创建对象的抽象方法,由子类工厂决定要实例化的类。工厂方法模式将 对象的实例化推迟到子类

在工厂方法模式中,主要涉及三个角色:抽象产品、具体产品、简单工厂和具体工厂

抽象产品:抽象产品可以是一个接口或抽象类,定义了产品通用的方法,由具体子类来实现

具体产品:具体产品是抽象产品的实现类,它实现了抽象产品中定义的方法

抽象工厂:定义了创建产品的接口,包含一个或多个创建产品的抽象方法。

具体工厂:实现了抽象工厂接口,负责实例化具体产品。

(四)工厂方法模式应用

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
pizza类
//将Pizza 类做成抽象
public abstract class Pizza {
	protected String name; //名字

	//准备原材料, 不同的披萨不一样,因此,我们做成抽象方法
	public abstract void prepare();
	
	public void bake() {
		System.out.println(name + " baking;");
	}

	public void cut() {
		System.out.println(name + " cutting;");
	}

	//打包
	public void box() {
		System.out.println(name + " boxing;");
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
}

各种pizza

public class LDPepperPizza extends Pizza{
	@Override
	public void prepare() {
		// TODO Auto-generated method stub
		setName("伦敦的胡椒pizza");
		System.out.println(" 伦敦的胡椒pizza 准备原材料");
	}
}

==============================================
public class LDCheesePizza extends Pizza{

	@Override
	public void prepare() {
		// TODO Auto-generated method stub
		setName("伦敦的奶酪pizza");
		System.out.println(" 伦敦的奶酪pizza 准备原材料");
	}
}

==============================================
public class BJPepperPizza extends Pizza {
	@Override
	public void prepare() {
		// TODO Auto-generated method stub
		setName("北京的胡椒pizza");
		System.out.println(" 北京的胡椒pizza 准备原材料");
	}
}

==============================================
public class BJCheesePizza extends Pizza {

	@Override
	public void prepare() {
		// TODO Auto-generated method stub
		setName("北京的奶酪pizza");
		System.out.println(" 北京的奶酪pizza 准备原材料");
	}

}

orderpizza

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 "";
		}
	}
}
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;
	}

}

PizzaStore 

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();
		}
		// TODO Auto-generated method stub
	}

}

总结:当需要新增pizza类型时,只需要实现具体的产品和具体的工厂即可,而无需修改客户端的代码。

三、抽象工厂模式

(一)基本介绍

  1. 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
  2. 抽象工厂模式可以将简单工厂模式工厂方法模式进行整合。
  3. 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)
  4. 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。

 类图如下:

Java设计模式-工厂模式_第5张图片

(二)应用实例

抽象工厂

//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);
}

 工厂实现类

//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;
	}

}

==================================================
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;
	}

}

订购披萨的类,通过聚合的方式设置工厂

public class OrderPizza {

	AbsFactory factory;

	// 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 "";
		}
	}
}

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