设计模式 | 简单工厂模式（static factory method）

按理说应该把书全都看完一遍，再开始写博客比较科学，会有比较全面的认识。

但是既然都决定要按规律更新博客了，只能看完一个设计模式写一篇了。

也算是逼自己思考了，不是看完就过，至少得把代码自己都敲一遍。

刚开始可能写的比较浅显，更像是读书笔记，只能未来回来完善了。

废话啰嗦到这，开始正题。

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文章是以一个面试中，面试官要求写一个计算器开头的。

巧的是，在之前的一次面试中，刚好面试官也问了这个问题，当时我并不能给出令人满意的答案，只恨没有早点学习设计模式啊。

代码不光是要完成功能就完事了，还要考虑健壮性、复用性、可扩展性等等。

学习设计模式的意义也在于此，帮助我们写出更加优雅的代码。

 

那么回到之前的问题，如果现在要你写一个计算器的程序，你会怎么写呢？

我的第一反应和书中的菜鸟一样，特别还是在面试中，时间紧迫，当然是把功能完成了就OK，为什么要考虑那么复杂，写一个方法直接搞定：

（这里为了代码的简洁性，暂时不考虑用户不按规范输入，除零、浮点失精这种健壮性问题。）

package designpattern.staticfactorymethod;
import java.util.Scanner;
public class Calculator {
     public static void main(String[] args) {
           Scanner scanner = new Scanner(System.in);
           System.out.println("请输入一个数字");
           double num1 = scanner.nextDouble();
           System.out.println("请输入一个运算符：+、-、*、/");
           String operator = scanner.next();// 不能用nextLine()，会把上一个回车给吸收
           System.out.println("请输入一个数字");
           double num2 = scanner.nextDouble();
           switch (operator) {
           case "+":
                System.out.println(num1 + num2);
                break;
           case "-":
                System.out.println(num1 - num2);
                break;
           case "*":
                System.out.println(num1 * num2);
                break;
           case "/":
                System.out.println(num1 / num2);
                break;
           default:
                break;
           }
           scanner.close();
     }
}

最多把计算的方法单拉出来：

package designpattern.staticfactorymethod;
import java.util.Scanner;
public class Calculator2 {
     public static void main(String[] args) {
           Scanner scanner = new Scanner(System.in);
           System.out.println("请输入一个数字");
           double num1 = scanner.nextDouble();
           System.out.println("请输入一个运算符：+、-、*、/");
           String operator = scanner.next();// 不能用nextLine()，会把上一个回车给吸收
           System.out.println("请输入一个数字");
           double num2 = scanner.nextDouble();
           switch (operator) {
           case "+":
                System.out.println(plus(num1, num2));
                break;
           case "-":
                System.out.println(minus(num1, num2));
                break;
           case "*":
                System.out.println(multiply(num1, num2));
                break;
           case "/":
                System.out.println(divide(num1, num2));
                break;
           default:
                break;
           }
           scanner.close();
     }
     static double plus(double num1, double num2) {
           return num1 + num2;
     }
     static double minus(double num1, double num2) {
           return num1 - num2;
     }
     static double multiply(double num1, double num2) {
           return num1 * num2;
     }
     static double divide(double num1, double num2) {
           return num1 / num2;
     }
}

这样虽然运算方法可以复用，但是显示和运算放在一起，你说它是个工具类吧，也不是，显得有些不伦不类。

要我来改，我最多把运算方法单拉成一个工具类，就结束了：

package designpattern.staticfactorymethod;
public class CalculatorUtil {
     static double plus(double num1, double num2) {
           return num1 + num2;
     }
     static double minus(double num1, double num2) {
           return num1 - num2;
     }
     static double multiply(double num1, double num2) {
           return num1 * num2;
     }
     static double divide(double num1, double num2) {
           return num1 / num2;
     }
}

我发现自己用java写了这么长时间的代码，好歹是个面向对象的语言，但是封装用的很熟练，但是继承和多态几乎就没有用过。

虽然《Thinking In Java》的作者说不能滥用继承：

但是完全不用也是有问题的。

书中写的例子对我蛮有启发的。

假如我需要增加一个运算开根（sqrt）运算，怎么办？

只能去改那个工具类，但是这会带来问题。

首先，你增加一个方法，要让之前已经写好的加减乘除方法一起参与编译，增加了你不小心影响到之前方法的风险。

其次，可能之前的方法含有敏感信息，你并没有权限看（这个问题我之前还真的从来没有思考过）

那应该怎么办？

自然是把所有的运算方法单独放在一个类里，这样就互相之间不影响，想新增直接新增类就可以了，不用看之前的代码。

第一反应是写成这样，只是单纯的写成单独的类：（为了方便显示，写成了内部类；同样为了简洁setter、getter我就不写了）

package designpattern.staticfactorymethod;
import java.util.Scanner;
public class Calculator3 {
     public static void main(String[] args) {
           Scanner scanner = new Scanner(System.in);
           System.out.println("请输入一个数字");
           double num1 = scanner.nextDouble();
           System.out.println("请输入一个运算符：+、-、*、/");
           String operator = scanner.next();// 不能用nextLine()，会把上一个回车给吸收
           System.out.println("请输入一个数字");
           double num2 = scanner.nextDouble();
           Calculator3 calculator3 = new Calculator3();
           switch (operator) {
           case "+":
                System.out.println(calculator3.new Plus(num1, num2).calculate());
                break;
           case "-":
                System.out.println(calculator3.new Minus(num1, num2).calculate());
                break;
           case "*":
                System.out.println(calculator3.new Multiply(num1, num2).calculate());
                break;
           case "/":
                System.out.println(calculator3.new Divide(num1, num2).calculate());
                break;
           default:
                break;
           }
           scanner.close();
     }
     class Plus {
           double num1;
           double num2;
           Plus(double num1, double num2) {
                this.num1 = num1;
                this.num2 = num2;
           }
           double calculate() {
                return num1 + num2;
           }
     }
     class Minus {
           double num1;
           double num2;
           Minus(double num1, double num2) {
                this.num1 = num1;
                this.num2 = num2;
           }
           double calculate() {
                return num1 - num2;
           }
     }
     class Multiply {
           double num1;
           double num2;
           Multiply(double num1, double num2) {
                this.num1 = num1;
                this.num2 = num2;
           }
           double calculate() {
                return num1 * num2;
           }
     }
     class Divide {
           double num1;
           double num2;
           Divide(double num1, double num2) {
                this.num1 = num1;
                this.num2 = num2;
           }
           double calculate() {
                return num1 / num2;
           }
     }
}

你会发现这几个类结构都是一模一样的，我几乎也是复制粘贴出来的，咱们是不是可以提取出一个共同的父类来？

package designpattern.staticfactorymethod;
public abstract class Calculate {
     double num1;
     double num2;
     Calculate() {
     }
     Calculate(double num1, double num2) {
           this.num1 = num1;
           this.num2 = num2;
     }
     public abstract double calculate();
}

具体运算子类们：

package designpattern.staticfactorymethod;
public class Plus extends Calculate {
     Plus() {
     }
     Plus(double num1, double num2) {
           super(num1, num2);
     }
     @Override
     public double calculate() {
           return num1 + num2;
     }
}

package designpattern.staticfactorymethod;
public class Minus extends Calculate {
     Minus() {
     }
     Minus(double num1, double num2) {
           super(num1, num2);
     }
     @Override
     public double calculate() {
           return num1 - num2;
     }
}

package designpattern.staticfactorymethod;
public class Multiply extends Calculate {
     Multiply() {
     }
     Multiply(double num1, double num2) {
           super(num1, num2);
     }
     @Override
     public double calculate() {
           return num1 * num2;
     }
}

package designpattern.staticfactorymethod;
public class Divide extends Calculate {
     Divide() {
     }
     Divide(double num1, double num2) {
           super(num1, num2);
     }
     @Override
     public double calculate() {
           return num1 / num2;
     }
}

继承终于派上用场了，你会发现这样还是没办法使用父类，想要具体的运算还是得直接去实例化子类的对象，和提取父类之前没有什么区别。

 

接下来，终于，今天的主题要出场了，简单工厂设计模式。

先上一个百度百科解释：

简单工厂模式是属于创建型模式，又叫做静态工厂方法（Static Factory Method）模式，但不属于23种GOF设计模式之一。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式，可以理解为是不同工厂模式的一个特殊实现。

 

简单来说，它就是用来创建对象的，假设有那么一家神秘的工厂，什么都能生产，你只要对它说你想要什么，它就会给你生产出来，你并不需要关心，工厂内部具体是怎么生产的。像这样：

当然实际代码中，不能像上面这样天马行空，术业还是要有专攻的，比如一个工厂专门生产各种各样的女朋友，额。。

比如iphon的工厂专门生产各种型号的ipone。

把这个思想用到我们的程序中，我们需要一个工厂，接受一个参数，然后它就能返回相应的对象：

package designpattern.staticfactorymethod;
public class CalculateFactory {
     public static Calculate create(String operate) {
           switch (operate) {
           case "+":
                return new Plus();
           case "-":
                return new Minus();
           case "*":
                return new Multiply();
           case "/":
                return new Divide();
           }
           return null;
     }
}

前面的类都新增了一个默认的构造方法，就是为了这里用，我也思考过，可不可以用统一的带参数构造方法，但我看好像没有人这么写，肯定有它的道理，这里写下自己粗浅的理解，欢迎交流、指正：

工厂的任务只是生产对象，加上参数就相当于和业务搅在一起，变得很不灵活，今天你只想初始化汽车的品牌，明天你又想初始化汽车的颜色，这样，你汽车类、工厂类、调用工厂的类全要改，如果只是默认的构造方法的话，至少你的工厂类是不用改的。

 

接下来看调用的方法：

package designpattern.staticfactorymethod;
import java.util.Scanner;
public class Calculator4 {
     public static void main(String[] args) {
           Scanner scanner = new Scanner(System.in);
           System.out.println("请输入一个数字");
           double num1 = scanner.nextDouble();
           System.out.println("请输入一个运算符：+、-、*、/");
           String operator = scanner.next();// 不能用nextLine()，会把上一个回车给吸收
           System.out.println("请输入一个数字");
           double num2 = scanner.nextDouble();
           Calculate calculate = CalculateFactory.create(operator);
           calculate.num1 = num1;
           calculate.num2 = num2;
           System.out.println(calculate.calculate());
           scanner.close();
     }
}

 这回多态也出场了，通过多态，统一用父类接受创建的具体子类，当需要增加运算方式时，只需要修改工厂类和具体的运算类，调用的地方不用变，降低了模块间的耦合性，提高了系统的灵活性。