【设计模式】抽象工厂模式
在讲抽象工厂模式之前,我们先用抽象工厂模式的一个特殊例子——“工厂方法模式”来铺垫一下。
工厂方法模式
简单工厂模式有一个问题就是,类的创建依赖工厂类,也就是说,如果想要拓展程序,必须对工厂类进行修改。假如增加其他种类的披萨,工厂类需要修改,如何解决?
这就用到工厂方法模式,创建一个工厂接口和创建多个工厂实现类,每个工厂实现类对应一个产品类,这样一旦需要增加新的产品,直接增加新的工厂类就可以了,不需要修改之前的代码。
如 CheesePizza 将会有一个 CheesePizzaFactory,这样的话我们一旦要增加新的产品直接增加新的工厂类就可以。
但是这个模式不属于 23 种设计模式,看起来有点蠢,强行增加了类的个数,造成类爆炸,所以就不给大家展示代码了。想要了解的可以自行了解。
工厂方法模式介绍
- 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:定义了一个创建对象的抽象方法,由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。
抽象工厂模式
抽象工厂模式
抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)是围绕一个超级工厂创建其他工厂。该超级工厂又称为其他工厂的工厂。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。
在抽象工厂模式中,接口是负责创建一个相关对象的工厂,不需要显式指定它们的类。每个生成的工厂都能按照工厂模式提供对象。
基本介绍
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意图:提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无需指定它们具体的类。
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主要解决:主要解决接口选择的问题。
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何时使用: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。
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如何解决:在一个产品族里面,定义多个产品。
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关键代码:在一个工厂里聚合多个同类产品。
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应用实例:工作了,为了参加一些聚会,肯定有两套或多套衣服吧,比如说有商务装(成套,一系列具体产品)、时尚装(成套,一系列具体产品),甚至对于一个家庭来说,可能有商务女装、商务男装、时尚女装、时尚男装,这些也都是成套的,即一系列具体产品。假设一种情况(现实中是不存在的,要不然,没法进入共产主义了,但有利于说明抽象工厂模式),在您的家中,某一个衣柜(具体工厂)只能存放某一种这样的衣服(成套,一系列具体产品),每次拿这种成套的衣服时也自然要从这个衣柜中取出了。用 OOP 的思想去理解,所有的衣柜(具体工厂)都是衣柜类的(抽象工厂)某一个,而每一件成套的衣服又包括具体的上衣(某一具体产品),裤子(某一具体产品),这些具体的上衣其实也都是上衣(抽象产品),具体的裤子也都是裤子(另一个抽象产品)。
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优点:当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时,它能保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。
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缺点:产品族扩展非常困难,要增加一个系列的某一产品,既要在抽象的 Creator 里加代码,又要在具体的里面加代码。
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使用场景:
- 1、QQ 换皮肤,一整套一起换。
- 2、生成不同操作系统的程序。
注意事项:产品族难扩展,产品等级易扩展。
概括
- 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
- 抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
- 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)。
- 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:
角色分析:
- AbsFactory:抽象工厂接口,具体功能由子类工厂实现。
- Factory:工厂类,实现具体功能,不同的工厂有不同的功能。
- Product:产品类,由工厂生产创建而出。
我的理解
抽象工厂模式就是制造具体工厂的工厂,可以理解为建造师。即 抽象工厂包含所有的具体工厂,可以制造所有的具体工厂。
请 MM 去麦当劳吃汉堡,不同的 MM 有不同的口味,要每个都记住是一件烦人的事情,我一般采用 Factory Method 模式,带着 MM 到服务员那儿,说“要一个汉堡”,具体要什么样的汉堡呢,让 MM 直接跟服务员说就行了。
工厂方法模式:核心工厂类不再负责所有产品的创建,而是将具体创建的工作交给子类去做,成为一个抽象工厂角色,仅负责给出具体工厂类必须实现的接口,而不接触哪一个产品类应当被实例化这种细节。
应用实例
看一个新的需求
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。
- 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:
使用抽象方法模式
使用抽象工厂模式来完成披萨项目
类图:
AbsFactory
package com.nemo.factory.absfactory.pizzastore.order;
import com.nemo.factory.absfactory.pizzastore.pizza.Pizza;
//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);
}
BJFactory
package com.nemo.factory.absfactory.pizzastore.order;
import com.nemo.factory.absfactory.pizzastore.pizza.BJCheesePizza;
import com.nemo.factory.absfactory.pizzastore.pizza.BJPepperPizza;
import com.nemo.factory.absfactory.pizzastore.pizza.Pizza;
//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;
}
}
LDFactory
package com.nemo.factory.absfactory.pizzastore.order;
import com.nemo.factory.absfactory.pizzastore.pizza.LDCheesePizza;
import com.nemo.factory.absfactory.pizzastore.pizza.LDPepperPizza;
import com.nemo.factory.absfactory.pizzastore.pizza.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;
}
}
OrderPizza
//OrderPizza.java
package com.nemo.factory.absfactory.pizzastore.order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import com.nemo.factory.absfactory.pizzastore.pizza.Pizza;
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 "";
}
}
}
PizzaTest
public class PizzaTest {
public static void main(String[] args) {
new OrderPizza(new BJFactory());
// 输入:cheese
// 输出:北京的奶酪pizza...
}
}
工厂模式在 JDK-Calendar 应用的源码分析
- JDK 中的 Calendar 类中,就使用了简单工厂模式
- 源码分析+Debug 源码+说明
源码部分:
主方法
package com.nemo.jdk;
import java.util.Calendar;
public class Factory {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
// getInstance 是 Calendar 静态方法
Calendar cal = Calendar.getInstance();
// 注意月份下标从 0 开始,所以取月份要+1
System.out.println("年:" + cal.get(Calendar.YEAR));
System.out.println("月:" + (cal.get(Calendar.MONTH) + 1));
System.out.println("日:" + cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
System.out.println("时:" + cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY));
System.out.println("分:" + cal.get(Calendar.MINUTE));
System.out.println("秒:" + cal.get(Calendar.SECOND));
}
}
Calendar.java
//Calendar.java
public static Calendar getInstance() {
return createCalendar(TimeZone.getDefault(), Locale.getDefault(Locale.Category.FORMAT));
}
private static Calendar createCalendar(TimeZone zone, Locale aLocale) {//根据 TimeZone zone, locale 创建对应的实例
CalendarProvider provider = LocaleProviderAdapter.getAdapter(CalendarProvider.class, aLocale).getCalendarProvider();
if (provider != null) {
try {
return provider.getInstance(zone, aLocale);
} catch (IllegalArgumentException iae) {
// fall back to the default instantiation
}
}
Calendar cal = null;
if (aLocale.hasExtensions()) {
String caltype = aLocale.getUnicodeLocaleType("ca");
if (caltype != null) {
switch (caltype) {
case "buddhist":
cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
break;
case "japanese":
cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
break;
case "gregory":
cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
break;
}
}
}
if (cal == null) {
// If no known calendar type is explicitly specified,
// perform the traditional way to create a Calendar:
// create a BuddhistCalendar for th_TH locale,
// a JapaneseImperialCalendar for ja_JP_JP locale, or
// a GregorianCalendar for any other locales.
// NOTE: The language, country and variant strings are interned.
if (aLocale.getLanguage() == "th" && aLocale.getCountry() == "TH") {
cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
} else if (aLocale.getVariant() == "JP" && aLocale.getLanguage() == "ja" && aLocale.getCountry() == "JP") {
cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
} else {
cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
}
}
return cal;
}
工厂模式小结
- 工厂模式的意义:
将实例化对象的代码提取出来,放到一个类中统一管理和维护,达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性。 - 三种工厂模式(简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式)
- 设计模式的依赖抽象原则
- 创建对象实例时,不要直接 new 类, 而是把这个 new 类的动作放在一个工厂的方法中,并返回。有的书上说,变量不要直接持有具体类的引用。
- 不要让类继承具体类,而是继承抽象类或者是实现 interface(接口)
- 不要覆盖基类中已经实现的方法。
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