一起学设计模式 - 工厂模式

工厂模式是JAVA中最常用的设计模式之一,使用工厂模式后,创建对象的时候不在将创建逻辑暴露给客户端,而是通过实现接口的方式创建对象,这种设计模式也是对象实例化的最佳方式。

概述

工厂模式的三种形态

  • 简单工厂(Simple Factory)
  • 工厂方法(Factory Method)
  • 抽象工厂(Abstract Factory)

简单工厂

简单工厂模式属于工厂模式的小弟,未被收纳进GOF 23中,但是也被频繁使用

简单工厂模式

1.创建一个Animal接口

interface Shape {
    void draw();
}

2.创建DogPig实现Animal接口

class Circle implements Shape {
    public Circle() {
        System.out.println("创建圆形模型");
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画了一个圆形");
    }
}

class Square implements Shape {
    public Square() {
        System.out.println("创建了方形模型");
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画了一个方形");
    }
}

3.创建工厂类SimpleFactory,定义一个基于参数信息实例化具体对象的方法

public class SimpleFactory {

    private final static String CIRCLE = "CIRCLE";
    private final static String SQUARE = "SQUARE";

    public static Shape getFactory(String type) {
        switch (type) {
            case CIRCLE:
                return new Circle();
            case SQUARE:
                return new Square();
            default:
                throw new NullPointerException("未描绘任何图形");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Shape circle = SimpleFactory.getFactory(CIRCLE);
        circle.draw();

        Shape square = SimpleFactory.getFactory(SQUARE);
        square.draw();
    }
}

4.日志

创建圆形模型
画了一个圆形
创建了方形模型
画了一个方形

分析: 从上述代码中可以发现,简单工厂拥有一定判断能力,构建结果取决于入参,使用起来也十分的方便,也正因为使用太过方便而导致高耦合的情况,所有对象实例化都需要依赖它,一旦出问题,影响的会是整个系统

使用场景: 创建简单,无复杂业务逻辑的对象

工厂方法

前面说到过简单工厂模式存在耦合,且违反了开闭原则,那么这一问题在工厂方法模式中可以很容易的解决掉,它可以做到添加新的产品而不破坏已有代码

工厂方法模式

工厂方法模式:定义一个创建对象的接口,由它的实现类来决定具体实现,其模式又被称为工厂模式(Factory Pattern)

1.新增ImageReaderFactory抽象工厂接口,用来构建具体的对象

interface ImageReader {
    void read();
}
interface ImageReaderFactory {
    ImageReader create();
}

2.相比单一实例化的简单工厂模式而言,方法工厂模式更加的灵活,针对不同的产品(图片读取器)提供不同的工厂。

class JpgReader implements ImageReader {
    public JpgReader() {
        System.out.println("创建Jpg读取器");
    }

    @Override
    public void read() {
        System.out.println("读取Jpg文件");
    }
}

class PngReader implements ImageReader {
    public PngReader() {
        System.out.println("创建Png读取器");
    }

    @Override
    public void read() {
        System.out.println("读取Png文件");
    }
}
class JpgFactory implements ImageReaderFactory {
    @Override
    public ImageReader create() {
        System.out.println("实例化Jpg文件工厂");
        return new JpgReader();
    }
}

class PngFactory implements ImageReaderFactory {
    @Override
    public ImageReader create() {
        System.out.println("实例化Png文件工厂");
        return new PngReader();
    }
}

3.创建测试类,当然实际使用过程中,实现工厂方法除了可以实例化具体对象,还可以初始化某些资源配置,比如连接池、创建文件等

public class MethodFactory {
    public static void main(String[] args) {
        ImageReaderFactory png = new PngFactory();
        ImageReader pngReader = png.create();
        pngReader.read();

        ImageReaderFactory jpg = new JpgFactory();
        ImageReader jpgReader = jpg.create();
        jpgReader.read();
    }
}

4.日志

实例化Png文件工厂
创建Png读取器
读取Png文件
实例化Jpg文件工厂
创建Jpg读取器
读取Jpg文件

优点:

  • 屏蔽了客户端实例化对象的细节,用户只需要关心自己使用的工厂即可。
  • 加入新的产品(图片读取器),无需更改现有代码,提高系统扩展性,符合开闭原则
  • 具备多态性,又被称为多态工厂模式

缺点: 每次需要编写新的对象和对象工厂类,随业务发展,一定程度上增加了系统复杂度

抽象工厂

  • 抽象工厂模式是为创建一组对象提供提供的解决方案,与工厂方法模式相比,抽象工厂模式中的具体工厂不只是创建某一种产品,而是负责一组(产品族)。
  • 抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern):提供了创建一系列相互依赖对象的接口,无需指定具体类
  • 抽象工厂模式是围绕着一个超级工厂工作,创造其它的工厂类,也被称为工厂的工厂,这种类型的设计模式是创造性的模式,因为这种模式提供了创建对象的最佳方法之一。

起源

抽象工厂模式的起源或者最早的应用,是用于创建分属于不同操作系统的视窗构建。比如:命令按键(Button)与文字框(Text)都是视窗构建,在UNIX操作系统的视窗环境和Windows操作系统的视窗环境中,这两个构建有不同的本地实现,它们的细节有所不同。

在每一个操作系统中,都有一个视窗构建组成的构建家族。在这里就是Button和Text组成的产品族。而每一个视窗构件都构成自己的等级结构,由一个抽象角色给出抽象的功能描述,而由具体子类给出不同操作系统下的具体实现。

444

可以发现在上面的产品类图中,有两个产品的等级结构,分别是Button等级结构和Text等级结构。同时有两个产品族,也就是UNIX产品族和Windows产品族。UNIX产品族由UNIX Button和UNIX Text产品构成;而Windows产品族由Windows Button和Windows Text产品构成。

555

系统对产品对象的创建需求由一个工程的等级结构满足,其中有两个具体工程角色,即UnixFactory和WindowsFactory。UnixFactory对象负责创建Unix产品族中的产品,而WindowsFactory对象负责创建Windows产品族中的产品。这就是抽象工厂模式的应用,抽象工厂模式的解决方案如下图:

666

显然,一个系统只能够在某一个操作系统的视窗环境下运行,而不能同时在不同的操作系统上运行。所以,系统实际上只能消费属于同一个产品族的产品。

在现代的应用中,抽象工厂模式的使用范围已经大大扩大了,不再要求系统只能消费某一个产品族了。因此,可以不必理会前面所提到的原始用意。

摘抄自《JAVA与模式》之抽象工厂模式:http://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/03/28/2418836.html

需求: 开发一款《王者荣耀》,支持多操作系统和多控制方式操作控制界面控制,并提供相应的工厂类来封装这些类的初始化过程

抽象工厂模式

1.创建不同的操作系统接口

interface Linux {
    void controller();
}

interface Windows {
    void controller();
}

2.基于不同操作系统实现控制逻辑

class LinuxController implements Linux {
    @Override
    public void controller() {
        System.out.println("Linux 控制 《王者荣耀》");
    }
}

class WindowsController implements Windows {
    @Override
    public void controller() {
        System.out.println("Windows 控制 《王者荣耀》");
    }
}

3.创建一个工厂类,基于接口分别实现操作控制界面控制两种方式的工厂

interface AbstractFactory {
    Linux installLinux();

    Windows installWindows();
}

class OperationFactory implements AbstractFactory {

    @Override
    public Linux installLinux() {
        System.out.println("安装Linux操作控制系统");
        return new LinuxController();
    }

    @Override
    public Windows installWindows() {
        System.out.println("安装Windows操作控制系统");
        return new WindowsController();
    }
}

class InterfaceFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public Linux installLinux() {
        System.out.println("安装Linux界面控制系统");
        return new LinuxController();
    }

    @Override
    public Windows installWindows() {
        System.out.println("安装Windows界面控制系统");
        return new WindowsController();
    }
}

4.创建《王者荣耀》进行测试

public class KingGlory {

    public static void main(String[] args) {

        AbstractFactory operationFactory = new OperationFactory();
        operationFactory.installLinux().controller();
        operationFactory.installWindows().controller();
        System.out.println("========================================================");
        AbstractFactory interfaceFactory = new InterfaceFactory();
        interfaceFactory.installLinux().controller();
        interfaceFactory.installWindows().controller();

    }
}

5.日志

安装Linux操作控制系统
Linux 控制 《王者荣耀》
安装Windows操作控制系统
Windows 控制 《王者荣耀》
========================================================
安装Linux界面控制系统
Linux 控制 《王者荣耀》
安装Windows界面控制系统
Windows 控制 《王者荣耀》

分析

使用抽象工厂模式来定义的一系列对象通常是相关或相互依赖的,这些产品对象就构成了一个产品族,也就是抽象工厂定义了一个产品族。这就带来非常大的灵活性,切换产品族的时候,只要提供不同的抽象工厂实现就可以了,也就是说现在是以一个产品族作为一个整体被切换,从上文中可以发现,如果我们需要切换控制方式,只需要变更下对应的工厂类即可

优点:

  • 分离接口和实现:客户端使用抽象工厂来创建需要的对象,而客户端根本就不知道具体的实现是谁,客户端只是面向产品的接口编程而已。也就是说,客户端从具体的产品实现中解耦。
  • 切换产品族变得容易:对于增加新的产品族,抽象工厂模式很好地支持了开闭原则,只需要增加具体产品并对应增加一个新的具体工厂,对已有代码无须做任何修改(如:新增一种手柄操作支持)。

缺点:

  • 不易扩展新产品:如果需要给整个产品族添加一个新的产品,那么就需要修改抽象工厂,这样就会导致修改所有的工厂实现类(如:新增一种操作系统的支持,那么Factory代码需要全部修改)。

使用场景:

  • 一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节,这对于所有形态的工厂模式都是重要的。
  • 这个系统的产品有多于一个的产品族,而系统只消费其中某一族的产品。
  • 同属于同一个产品族的产品是在一起使用的,这一约束必须在系统的设计中体现出来。
  • 系统提供一个产品类的库,所有的产品以同样的接口出现,从而使客户端不依赖于实现。

- 说点什么

全文代码:https://gitee.com/battcn/design-pattern/tree/master/Chapter1/battcn-factory

  • 个人QQ:1837307557
  • battcn开源群(适合新手):391619659

微信公众号:battcn(欢迎调戏)

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