Java设计模式-工厂模式

更新:2017-5-3
从名字来看,工厂…既然是工厂就一定会生产点什么东西吧,反映在编程上,面向对象语言上,当然就是生产对象最好了!我需要很多对象
这个是很有必要的,一般我实例化对象就是 new ,简单的还行遇到复杂点就比较不爽了,因为许多类型对象的创造需要一系列的步骤:
可能需要计算或取得对象的初始设置; 选择生成哪个子对象实例; 或在生成需要的对象之前必须先生成一些辅助功能的对象。
这也说明了弄一个对象不容易啊!如果有一个工厂,只需提供简单的信息(身高、体重、颜值….),它就能直接给我一个对象,那必然是很爽的!
想起了一句话,设计模式很好学,都是设定好的套路,关键难在什么时候用!

概念

工厂模式主要是为创建对象提供过渡接口,以便将创建对象的具体过程屏蔽隔离起来,达到提高灵活性的目的。
有一种定义为:

定义一个用于创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类,工厂模式使一个类的实例化延迟到其子类。

工厂模式在《Java与模式》中分为三类:

  • 简单工厂模式(Simple Factory):不利于产生系列产品;
  • 工厂方法模式(Factory Method):又称为多形性工厂;
  • 抽象工厂模式(Abstract Factory):又称为工具箱,产生产品族,但不利于产生新的产品;

这三种模式从上到下逐步抽象,并且更具一般性。

GOF在《设计模式》一书中将工厂模式分为两类:工厂方法模式(Factory Method)与抽象工厂模式(Abstract Factory)。将简单工厂模式(Simple Factory)看为工厂方法模式的一种特例,两者归为一类。

二、简单工厂模式

简单工厂模式又称静态工厂方法模式。重命名上就可以看出这个模式一定很简单。它存在的目的很简单:定义一个用于创建对象的接口。
在简单工厂模式中,一个工厂类处于对产品类实例化调用的中心位置上,它决定那一个产品类应当被实例化, 如同一个交通警察站在来往的车辆流中,决定放行那一个方向的车辆向那一个方向流动一样。

先来看看它的组成:

  • 工厂类角色:
    这是本模式的核心,含有一定的商业逻辑和判断逻辑。在 java 中它往往由一个具体类实现。
  • 抽象产品角色:
    它一般是具体产品继承的父类或者实现的接口。在 java 中由接口或者抽象类来实现。
  • 具体产品角色:
    工厂类所创建的对象就是此角色的实例。在 java 中由一个具体类实现。

工厂类角色:

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class LoliManager {
// 返回的类型是接口,实际上返回的实现此接口的具体对象
static Loli factory(String type) {
switch (type) {
case "stan":
// TODO 如果对象的实例化需要很多步骤的话
return new StandardLoli();
case "leg":
return new LegitimateLoli();
default:
throw new RuntimeException("没有找到相应的匹配");
}
}
}

抽象产品角色:

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public interface Loli {
String speak(String name);
void hug();
}

具体的产品角色 (用了两个最简单的例子,贴在一起吧):

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// No.1
public class LegitimateLoli implements Loli {
@Override
public String speak(String name) {
return "( ̄^ ̄)" + name;
}

@Override
public void hug() {
System.out.println("(づ。◕‿‿◕。)づ");
}
}
// No.2
public class StandardLoli implements Loli {
@Override
public String speak(String name) {
return name + "大哥哥";
}

@Override
public void hug() {
System.out.println("要抱抱");
}
}

CSDN的示例

三、工厂方法模式

工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象化和推广,工厂方法模式里不再只由一个工厂类决定那一个产品类应当被实例化,这个决定被交给抽象工厂的子类去做。

来看下它的组成:

  • 抽象工厂角色:
    这是工厂方法模式的核心,它与应用程序无关。是具体工厂角色必须实现的接口或者必须继承的父类。在 java 中它由抽象类或者接口来实现。
  • 具体工厂角色:
    它含有和具体业务逻辑有关的代码。由应用程序调用以创建对应的具体产品的对象。
  • 抽象产品角色:
    它是具体产品继承的父类或者是实现的接口。在 java 中一般有抽象类或者接口来实现。
  • 具体产品角色:
    具体工厂角色所创建的对象就是此角色的实例。在 java 中由具体的类来实现。

工厂方法模式使用继承自抽象工厂角色的多个子类来代替简单工厂模式中的“上帝类”。正如上面所说,这样便分担了对象承受的压力;而且这样使得结构变得灵活 起来——当有新的产品(即暴发户的汽车)产生时,只要按照抽象产品角色、抽象工厂角色提供的合同来生成,那么就可以被客户使用,而不必去修改任何已有的代 码。可以看出工厂角色的结构也是符合开闭原则的!

主要代码:

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//抽象产品角色
public interface Moveable {
void run();
}
//具体产品角色,No.1 No.2
public class Plane implements Moveable {
@Override
public void run() {
System.out.println("plane....");
}
}

public class Broom implements Moveable {
@Override
public void run() {
System.out.println("broom.....");
}
}

//抽象工厂
public abstract class VehicleFactory {
abstract Moveable create();
}
//具体工厂
public class PlaneFactory extends VehicleFactory{
public Moveable create() {
return new Plane();
}
}
public class BroomFactory extends VehicleFactory{
public Moveable create() {
return new Broom();
}
}
//测试类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
VehicleFactory factory = new BroomFactory();
Moveable m = factory.create();
m.run();
}
}

可以看出工厂方法的加入,使得对象的数量成倍增长。当产品种类非常多时,会出现大量的与之对应的工厂对象,这不是我们所希望的。
至于如何才能避免这种情况,可以考虑使用简单工厂模式与工厂方法模式相结合的方式来减少工厂类:即对于产品树上类似的种类(一般是树的叶子中互为兄弟的)使用简单工厂模式来实现。

四、简单工厂和工厂方法模式的比较

工厂方法模式和简单工厂模式在定义上的不同是很明显的。工厂方法模式的核心是一个抽象工厂类,而不像简单工厂模式, 把核心放在一个实类上。
工厂方法模式可以允许很多实的工厂类从抽象工厂类继承下来, 从而可以在实际上成为多个简单工厂模式的综合,从而推广了简单工厂模式。

反过来讲,简单工厂模式是由工厂方法模式退化而来。设想如果我们非常确定一个系统只需要一个实的工厂类, 那么就不妨把抽象工厂类合并到实的工厂类中去。而这样一来,我们就退化到简单工厂模式了。

五、抽象工厂模式

抽象工厂模式( Abstract Factory Pattern ):抽象工厂模式提供了一种方式,可以将一组具有同一主题的单独的工厂封装起来。在正常使用中,客户端程序需要创建抽象工厂的具体实现,然后使用抽象工厂作为接口来创建这一主题的具体对象。客户端程序不需要知道(或关心)它从这些内部的工厂方法中获得对象的具体类型,因为客户端程序仅使用这些对象的通用接口。抽象工厂模式将一组对象的实现细节与他们的一般使用分离开来。
组成角色:

  • AbstractFactory:抽象工厂

  • ConcreteFactory:具体工厂

  • AbstractProduct:抽象产品

  • Product:具体产品

主要代码(一些和上面重复的就省略了,比如抽象产品和具体产品):

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//抽象工厂类
public abstract class AbstractFactory {
public abstract Vehicle createVehicle();
public abstract Weapon createWeapon();
public abstract Food createFood();
}
//具体工厂类,其中 Food,Vehicle,Weapon 是抽象类
public class DefaultFactory extends AbstractFactory{
@Override
public Food createFood() {
return new Apple();
}
@Override
public Vehicle createVehicle() {
return new Car();
}
@Override
public Weapon createWeapon() {
return new AK47();
}
}
//测试类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
AbstractFactory f = new DefaultFactory();
Vehicle v = f.createVehicle();
v.run();
Weapon w = f.createWeapon();
w.shoot();
Food a = f.createFood();
a.printName();
}
}

在抽象工厂模式中,抽象产品 (AbstractProduct) 可能是一个或多个,从而构成一个或多个产品族(Product Family)。
在只有一个产品族的情况下,抽象工厂模式实际上退化到工厂方法模式。

抽象工厂内大多包含着工厂方法,它们经常是在一起的,它们的区别有一定是抽象工厂使用的是组合,工厂方法使用的继承

六、总结

  • 简单工厂模式是由一个具体的类去创建其他类的实例,父类是相同的,父类是具体的。
  • 工厂方法模式是有一个抽象的父类定义公共接口,子类负责生成具体的对象,这样做的目的是将类的实例化操作延迟到子类中完成。
  • 抽象工厂模式提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无须指定他们具体的类。它针对的是有多个产品的等级结构。
    而工厂方法模式针对的是一个产品的等级结构。

参考

原文连接
Wiki抽象工厂
bfchengnuo.Github

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