设计模式(2)---->工厂方法模式
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小强斋太 发表于1年前
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腾讯云 技术升级10大核心产品年终让利>>>   

工厂方法模式

一、定义

Define an interface for creating an object, but letsubclasses decide which class to instantiate. Factory Method lets a class deferinstantiation to subclasses。

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。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

二、参与者

    1.Product

      定义工厂方法所创建的对象的接口。

    2.ConcreteProduct

      实现Product接口。

    3.Creator

      声明工厂方法,定义一个工厂方法的缺省实现,该方法返回一个ConcreteProduct类型的对象

    4.ConcreteCreator

      重定义工厂方法以返回一个ConcreteProduct

三、女娲造人例子

1.  Product         此处指人类Human
2.  ConcreteProduct 此处指的 黑色人种、黄色人种、白色人种
3.  Creator         此处指抽象人类创建工厂AbstractHumanFactory
4.  ConcreteCreator  此处指BlackHumanFactory、WhiteHumanFactory、YelloHumanFactory

Human接口是人类的总称

public interface Human {

	//每个人种的皮肤都有相应的颜色

	public void getColor();

	//人类会说话

	public void talk();

}

其三个实现类分别为三类人种

黑种人

public class BlackHuman implements Human {

	public void getColor() {

		System.out.println("黑色人种的皮肤颜色是黑色的!");

	}

	public void talk() {

		System.out.println("黑人会说话,一般人听不懂。");

	}

}

白种人

public class WhiteHuman implements Human {

	public void getColor() {

		System.out.println("白色人种的皮肤颜色是白色的!");

	}

	public void talk() {

		System.out.println("白色人种会说话,一般都是但是单字节。");

	}

}

黄种人

public class YellowHuman implements Human {

	public void getColor() {

		System.out.println("黄色人种的皮肤颜色是黄色的!");

	}

	public void talk() {

		System.out.println("黄色人种会说话,一般说的都是双字节。");

	}

}

AbstractHumanFactory是一个抽象类,定义了一个八卦炉都具有的整体功能

public abstract class AbstractHumanFactory {

	public abstract Human createHuman();

}

HumanFactory为实现类,完成具体的任务:创建人类

黑种人生产工厂

public class BlackHumanFactory extends AbstractHumanFactory {

	public Human createHuman() {

		return new BlackHuman();

	}

}

白种人生产工厂

public class WhiteHumanFactory extends AbstractHumanFactory {

	public Human createHuman() {

		return new WhiteHuman();

	}

}

黄种人生产工厂

public class YellowHumanFactory extends AbstractHumanFactory {

	public Human createHuman() {

		return new YellowHuman();

	}

}

NvWa类是一个场景类,负责模拟这个场景,执行相关的任务。

public class NvWa {

	public static void main(String[] args) {

		// 女娲第一次造人,火候不足,缺陷产品

		System.out.println("--造出的第一批人是白色人种--");

		Human whiteHuman = (new WhiteHumanFactory()).createHuman();

		whiteHuman.getColor();

		whiteHuman.talk();

		// 女娲第二次造人,火候过足,又是次品,

		System.out.println("\n--造出的第二批人是黑色人种--");

		Human blackHuman = (new BlackHumanFactory()).createHuman();

		blackHuman.getColor();

		blackHuman.talk();

		// 第三次造人,火候正正好,优品!黄色人种

		System.out.println("\n--造出的第三批人是黄色人种--");

		Human yellowHuman = (new YellowHumanFactory()).createHuman();

		yellowHuman.getColor();

		yellowHuman.talk();

	}

}

四、工厂方法模式的优点

首先,良好的封装性,代码结构清晰。一个对象创建是有条件约束的,如一个调用者需要一个具体的产品对象,只要知道这个产品的类名(或约束字符串)就可以了,不用知道创建对象的艰辛过程,减少模块间的耦合。

其次,工厂方法模式的扩展性非常优秀。在增加产品类的情况下,只要适当地修改具体的工厂类或扩展一个工厂类,就可以完成“拥抱变化”。例如在我们的例子中,需要增加一个棕色人种,则只需要增加一个BrownHuman类,工厂类不用任何修改就可完成系统扩展。

再次,屏蔽产品类。这一特点非常重要,产品类的实现如何变化,调用者都不需要关心,它只需要关心产品的接口,只要接口保持不表,系统中的上层模块就不要发生变化,因为产品类的实例化工作是由工厂类负责,一个产品对象具体由哪一个产品生成是由工厂类决定的。在数据库开发中,大家应该能够深刻体会到工厂方法模式的好处:如果使用JDBC连接数据库,数据库从MySql切换到Oracle,需要改动地方就是切换一下驱动名称(前提条件是SQL语句是标准语句),其他的都不需要修改,这是工厂方法模式灵活性的一个直接案例。

最后,工厂方法模式是典型的解耦框架。高层模块值需要知道产品的抽象类,其他的实现类都不用关心,符合迪米特原则,我不需要的就不要去交流;也符合依赖倒转原则,只依赖产品类的抽象;当然也符合里氏替换原则,使用产品子类替换产品父类,没问题!

五、工厂方法模式的使用场景

工厂方法经常用在以下两种情况中:

第一种情况是对于某个产品,调用者清楚地知道应该使用哪个具体工厂服务,实例化该具体工厂,生产出具体的产品来。

第二种情况,只是需要一种产品,而不想知道也不需要知道究竟是哪个工厂为生产的,即最终选用哪个具体工厂的决定权在生产者一方,它们根据当前系统的情况来实例化一个具体的工厂返回给使用者,而这个决策过程这对于使用者来说是透明的。

首先,工厂方法模式是new一个对象的替代品,所以在所有需要生成对象的地方都可以使用,但是需要慎重地考虑是否要增加一个工厂类进行管理,增加代码的复杂度。

 其次,需要灵活的、可扩展的框架时,可以考虑采用工厂方法模式。万物皆对象,那万物也就皆产品类,例如需要设计一个连接邮件服务器的框架,有三种网络协议可供选择:POP3、IMAP、HTTP,我们就可以把这三种连接方法作为产品类,定义一个接口如IConnectMail,然后定义对邮件的操作方法,三个具体的产品类(也就是连接方式)进行不同的实现,再定义一个工厂方法,按照不同的传入条件,选择不同的连接方式。如此设计,可以做到完美的扩展,如某些邮件服务器提供了WebService接口,很好,我们只要增加一个产品类就可以了。

六、运用反射机制减少具体工厂类

按理说一个具体产品类对应一个具体的工厂类,此处用了反射机制,所以只有一个具体工厂类。

 

抽象工厂类

public abstract class AbstractHumanFactory {

	public abstract Human createHuman(Class<? extends Human> c);

}

具体工厂类

public class HumanFactory extends AbstractHumanFactory {

	public Human createHuman(Class<? extends Human> c) {

		// 定义一个生产的人种

		Human human = null;

		try {

			// 产生一个人种

			human = (Human) Class.forName(c.getName()).newInstance();

		} catch (Exception e) {

			System.out.println("人种生成错误!");

		}

		return human;

	}

}

女娲类

public class NvWa {

	public static void main(String[] args) {

		//声明阴阳八卦炉

		AbstractHumanFactory YinYangLu = new HumanFactory();

		//女娲第一次造人,火候不足,缺陷产品

		System.out.println("--造出的第一批人是白色人种--");

		Human whiteHuman = YinYangLu.createHuman(WhiteHuman.class);

		whiteHuman.getColor();

		whiteHuman.talk();

		//女娲第二次造人,火候过足,又是次品,

		System.out.println("\n--造出的第二批人是黑色人种--");

		Human blackHuman = YinYangLu.createHuman(BlackHuman.class);

		blackHuman.getColor();

		blackHuman.talk();

		//第三次造人,火候刚刚好,优品!黄色人种

		System.out.println("\n--造出的第三批人是黄色人种--");

		Human yellowHuman = YinYangLu.createHuman(YellowHuman.class);

		yellowHuman.getColor();

		yellowHuman.talk();

	}

}

七、简单工厂模式

我们在类图中去掉了AbstractHumanFactory抽象类,同时把createHuman方法设置为静态类型,简化了类的创建过程,变更的源码仅仅是HumanFactory和NvWa类.

HumanFactory

public class HumanFactory {

	public static Human createHuman(Class<? extends Human> c) {

		//定义一个生产出的人种

		Human human = null;

		try {

			//产生一个人种

			human = (Human) Class.forName(c.getName()).newInstance();

		} catch (Exception e) {

			System.out.println("人种生成错误!");

		}

		return human;

	}

}

女娲类

public class NvWa {

	public static void main(String[] args) {

		//女娲第一次造人,火候不足,缺陷产品

		System.out.println("--造出的第一批人是白色人种--");

		Human whiteHuman = HumanFactory.createHuman(WhiteHuman.class);

		whiteHuman.getColor();

		whiteHuman.talk();

		//女娲第二次造人,火候过足,又是次品,

		System.out.println("\n--造出的第二批人是黑色人种--");

		Human blackHuman = HumanFactory.createHuman(BlackHuman.class);

		blackHuman.getColor();

		blackHuman.talk();

		//第三次造人,火候正正好,优品!黄色人种

		System.out.println("\n--造出的第三批人是黄色人种--");

		Human yellowHuman = HumanFactory.createHuman(YellowHuman.class);

		yellowHuman.getColor();

		yellowHuman.talk();

	}

}

八、更多例子

product

public interface Work {

    void doWork();
}

ConcreteProduct1

public class StudentWork implements Work {

    public void doWork() {
        System.out.println("学生做作业!");
    }

}

ConcreteProduct2

public class TeacherWork implements Work {

    public void doWork() {
        System.out.println("老师审批作业!");
    }

}

Creator

public interface IWorkFactory {

    Work getWork();
}

ConcreteCreator1

public class StudentWorkFactory implements IWorkFactory {

    public Work getWork() {
        return new StudentWork();
    }

}

ConcreteCreator2

public class TeacherWorkFactory implements IWorkFactory {

    public Work getWork() {
        return new TeacherWork();
    }

}

Client

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        IWorkFactory studentWorkFactory = new StudentWorkFactory();
        studentWorkFactory.getWork().doWork();
        
        IWorkFactory teacherWorkFactory = new TeacherWorkFactory();
        teacherWorkFactory.getWork().doWork();
    }

}

result

学生做作业!

老师审批作业!

 

参考:原文地址

 

 

 

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