设计模式(三) 工厂模式
概述:
属于创建型设计模式,需要生成的对象叫做产品 ,生成对象的地方叫做工厂 。
使用场景:
在任何需要生成复杂对象的地方,都可以使用工厂方法模式。
直接用new可以完成的不需要用工厂模式
下面将介绍五种工厂类:
简单(静态)工厂:
一个栗子:
我喜欢吃面条,抽象一个面条基类,(接口也可以),这是产品的抽象类。
public abstract class INoodles { /** * 描述每种面条啥样的 */ public abstract void desc(); }
先来一份兰州拉面(具体的产品类)
public class LzNoodles extends INoodles { @Override public void desc() { System.out.println("兰州拉面 上海的好贵 家里才5 6块钱一碗"); } }
程序员加班必备也要吃泡面(具体的产品类):
public class PaoNoodles extends INoodles { @Override public void desc() { System.out.println("泡面好吃 可不要贪杯"); } }
还有我最爱吃的家乡的干扣面(具体的产品类):
public class GankouNoodles extends INoodles { @Override public void desc() { System.out.println("还是家里的干扣面好吃 6块一碗"); } }
准备工作做完了,我们来到一家“简单面馆”(简单工厂类),菜单如下:
public class SimpleNoodlesFactory { public static final int TYPE_LZ = 1;//兰州拉面 public static final int TYPE_PM = 2;//泡面 public static final int TYPE_GK = 3;//干扣面 public static INoodles createNoodles(int type) { switch (type) { case TYPE_LZ: return new LzNoodles(); case TYPE_PM: return new PaoNoodles(); case TYPE_GK: default: return new GankouNoodles(); } } }
简单面馆就提供三种面条(产品),你说你要啥,他就给你啥。这里我点了一份干扣面:
/** * 简单工厂模式 */ INoodles noodles = SimpleNoodlesFactory.createNoodles(SimpleNoodlesFactory.TYPE_GK); noodles.desc();
特点
1 它是一个具体的类,非接口 抽象类。有一个重要的create()方法,利用if或者 switch创建产品并返回。
2 create()方法通常是静态的,所以也称之为静态工厂。
缺点
1 扩展性差(我想增加一种面条,除了新增一个面条产品类,还需要修改工厂类方法)
2 不同的产品需要不同额外参数的时候 不支持。
另一种简单工厂(反射):
利用反射Class.forName(clz.getName()).newInstance()
实现的简单工厂:
public class StaticNoodlesFactory { /** * 传入Class实例化面条产品类 * * @param clz * @param <T> * @return */ public static <T extends INoodles> T createNoodles(Class<T> clz) { T result = null; try { result = (T) Class.forName(clz.getName()).newInstance(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return result; } }
点菜时:
/** * 另一种简单工厂 * 利用Class.forName(clz.getName()).newInstance() */ System.out.println("=====另一种简单工厂利用Class.forName(clz.getName()).newInstance()======" + "\n个人觉得不好,因为这样和简单的new一个对象一样,工厂方法应该用于复杂对象的初始化" + "\n 这样像为了工厂而工厂"); //兰州拉面 INoodles lz = StaticNoodlesFactory.createNoodles(LzNoodles.class); lz.desc(); //泡面 INoodles pm = StaticNoodlesFactory.createNoodles(PaoNoodles.class); pm.desc();
特点
1 它也是一个具体的类,非接口 抽象类。但它的create()方法,是利用反射机制生成对象返回,好处是增加一种产品时,不需要修改create()的代码。
缺点
这种写法粗看牛逼,细想之下,不谈reflection的效率还有以下问题:
1 个人觉得不好,因为Class.forName(clz.getName()).newInstance()调用的是无参构造函数生成对象,它和new Object()是一样的性质,而工厂方法应该用于复杂对象的初始化 ,当需要调用有参的构造函数时便无能为力了,这样像为了工厂而工厂。
2 不同的产品需要不同额外参数的时候 不支持。
多方法工厂(常用)
使用方法二 三实现的工厂,都有一个缺点:不同的产品需要不同额外参数的时候 不支持。
而且如果使用时传递的type、Class出错,将不能得到正确的对象,容错率不高。
而多方法的工厂模式为不同产品,提供不同的生产方法,使用时 需要哪种产品就调用该种产品的方法,使用方便、容错率高。
工厂如下:
public class MulWayNoodlesFactory { /** * 模仿Executors 类 * 生产泡面 * * @return */ public static INoodles createPm() { return new PaoNoodles(); } /** * 模仿Executors 类 * 生产兰州拉面 * * @return */ public static INoodles createLz() { return new LzNoodles(); } /** * 模仿Executors 类 * 生产干扣面 * * @return */ public static INoodles createGk() { return new GankouNoodles(); } }
使用时:
/** * 多方法静态工厂(模仿Executor类) */ System.out.println("==============================模仿Executor类==============================" + "\n 这种我比较青睐,增加一个新面条,只要去增加一个static方法即可,也不修改原方法逻辑"); INoodles lz2 = MulWayNoodlesFactory.createLz(); lz2.desc(); INoodles gk2 = MulWayNoodlesFactory.createGk(); gk2.desc();
源码撑腰环节
查看java源码:java.util.concurrent.Executors
类便是一个生成Executor
的工厂 ,其采用的便是 多方法静态工厂模式:
例如ThreadPoolExecutor
类构造方法有5个参数,其中三个参数写法固定,前两个参数可配置,如下写。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); }
又如JDK想增加创建ForkJoinPool
类的方法了,只想配置parallelism
参数,便在类里增加一个如下的方法(通过重载增加):
public static ExecutorService newWorkStealingPool(int parallelism) { return new ForkJoinPool (parallelism, ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory, null, true); }
这个例子可以感受到工厂方法的魅力了吧:方便创建 同种类型的 复杂参数 对象。
普通工厂
普通工厂就是把简单工厂中具体的工厂类,划分成两层:抽象工厂层+具体的工厂子类层。(一般->特殊)
面条工厂(抽象工厂类),作用就是生产面条:
public abstract class NoodlesFactory { public abstract INoodles create(); }
兰州拉面工厂 (具体工厂子类):
public class LzFactory extends NoodlesFactory { @Override public INoodles create() { return new LzNoodles(); } }
泡面工厂 (具体工厂子类):
public class PaoFactory extends NoodlesFactory { @Override public INoodles create() { return new PaoNoodles(); } }
最爱的干扣面工厂 (具体工厂子类):
public class GankouFactory extends NoodlesFactory { @Override public INoodles create() { return new GankouNoodles(); } }
使用时:
/** * 普通工厂方法: */ System.out.println("===========================普通工厂方法==============================" + "\n 这种要多写一个类,不过更面向对象吧 = = ,实际中我更倾向于使用【模仿Executor类】的方式"); NoodlesFactory factory1 = new GankouFactory(); INoodles gk3 = factory1.create(); gk3.desc();
普通工厂与简单工厂模式的区别:
可以看出,普通工厂模式特点:不仅仅做出来的产品要抽象, 工厂也应该需要抽象。
工厂方法使一个产品类的实例化延迟到其具体工厂子类.
工厂方法的好处就是更拥抱变化。当需求变化,只需要增删相应的类,不需要修改已有的类。
而简单工厂需要修改工厂类的create()方法,多方法静态工厂模式需要增加一个静态方法。
缺点:
引入抽象工厂层后,每次新增一个具体产品类,也要同时新增一个具体工厂类,所以我更青睐 多方法静态工厂。
抽象工厂:
以上介绍的工厂都是单产品系的。抽象工厂是多产品系 (貌似也有产品家族的说法)。
举个例子来说,每个店(工厂)不仅仅卖面条,还提供饮料卖。
提供饮料卖,饮料是产品,先抽象一个产品类,饮料:
public abstract class IDrinks { /** * 描述每种饮料多少钱 */ public abstract void prices(); }
然后实现两个具体产品类:
可乐:
public class ColaDrinks extends IDrinks { @Override public void prices() { System.out.println("可乐三块五"); } }
屌丝还是多喝水吧:
public class WaterDrinks extends IDrinks { @Override public void prices() { System.out.println("和我一样的穷鬼都喝水,不要钱~!"); } }
抽象饭店,无外乎吃喝(抽象工厂类):
public abstract class AbstractFoodFactory { /** * 生产面条 * * @return */ public abstract INoodles createNoodles(); /** * 生产饮料 */ public abstract IDrinks createDrinks(); }
兰州大酒店(具体工厂类):
public class LzlmFoodFactory extends AbstractFoodFactory { @Override public INoodles createNoodles() { return new LzNoodles();//卖兰州拉面 } @Override public IDrinks createDrinks() { return new WaterDrinks();//卖水 } }
KFC(具体工厂类):
public class KFCFoodFactory extends AbstractFoodFactory { @Override public INoodles createNoodles() { return new PaoNoodles();//KFC居然卖泡面 } @Override public IDrinks createDrinks() { return new ColaDrinks();//卖可乐 } }
使用:
/** * 抽象工厂方法: */ System.out.println("==============================抽象方法==============================" + "\n 老实说,以我这一年的水平我体会不到抽象工厂有何巨大优势,所以在我这里我没有想到很好的使用场景。希望以后在慢慢体会吧。"); AbstractFoodFactory abstractFoodFactory1 = new KFCFoodFactory(); abstractFoodFactory1.createDrinks().prices(); abstractFoodFactory1.createNoodles().desc(); abstractFoodFactory1= new LzlmFoodFactory(); abstractFoodFactory1.createDrinks().prices(); abstractFoodFactory1.createNoodles().desc();
小结:
将工厂也抽象了,在使用时,工厂和产品都是面向接口编程,OO(面向对象)的不得了。
缺点
但是将工厂也抽象后,有个显著问题,就是类爆炸了。而且每次拓展新产品种类,例如不仅卖吃卖喝,我还想卖睡,提供床位服务,这需要修改抽象工厂类,因此所有的具体工厂子类,都被牵连,需要同步被修改。
老实说,以我这一年的水平我体会不到抽象工厂有何巨大优势,所以在我这里我没有想到很好的使用场景。
个人总结和使用场景
一句话总结工厂模式:方便创建 同种产品类型的 复杂参数 对象
工厂模式重点就是适用于 构建同产品类型(同一个接口 基类)的不同对象时,这些对象new很复杂,需要很多的参数,而这些参数中大部分都是固定的,so,懒惰的程序员便用工厂模式封装之。
(如果构建某个对象很复杂,需要很多参数,但这些参数大部分都是“不固定”的,应该使用Builder模式)
为了适应程序的扩展性,拥抱变化,便衍生出了 普通工厂、抽象工厂等模式。