设计模式@第6章：工厂模式

第6章：工厂模式

一、简单工厂模式

（一）看一个具体的需求

看一个披萨的项目：要便于披萨种类的扩展，要便于维护

  • 披萨的种类很多(比如 GreekPizz、CheesePizz 等)
  • 披萨的制作步骤有： prepare，bake, cut, box
  • 完成披萨店订购功能。

（二）使用传统的方式来完成

  • 思路分析(类图)

传统思路

  1. 看老师代码的演示
public abstract class Pizza{
    protect String name;
    // 因为不同的 Pizza 准备方法不同，因此做成抽象方法
    public abstract void perpard();
    public void bake(){
        // XXXXX
    }
    public void cut(){
        // XXXXX
    }
    public void box(){
        // XXXXX
    }
}
//-------------------------------------------------------
// 然后具体的 Pizza 实体继承 Pizza
public void CheessPizza extends Pizza(){
    //实现 prepare 方法
}
//-------------------------------------------------------
public void GreekPizza extends Pizza(){
    //实现 prepare 方法
}

//-------------------------------------------------------
// 然后实现最终的 OrderPizza 类
public class OrderPizza {
	// 构造器
	public OrderPizza() {
		Pizza pizza = null;
		String orderType; //  订购披萨的类型
		do {
			orderType = getType();
			if (orderType.equals("greek")) {
				pizza = new GreekPizza();
				pizza.setName(" 希腊披萨 ");
			} else if (orderType.equals("cheese")) {
				pizza = new CheesePizza();
				pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
			} else if (orderType.equals("pepper")) {
				pizza = new PepperPizza();
				pizza.setName("胡椒披萨");
			} else {
				break;
			}
			//输出 pizza 制作过程
			pizza.prepare();
			pizza.bake();
			pizza.cut();
			pizza.box();

		} while (true);
	}

（三）传统的方式的优缺点

  • 优点是比较好理解，简单易操作。

  • 缺点是违反了设计模式的 ocp 原则，即对扩展开放，对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码.

  • 比如我们这时要新增加一个 Pizza 的种类(Peppe披萨)，我们需要做如下修改. 如果我们增加一个 Pizza 类，只要是订购 Pizza 的代码都需要修改。

  • 改进的思路分析

    • 分析：修改代码可以接受，但是如果我们在其它的地方也有创建 Pizza 的代码，就意味着，也需要修改，而创建 Pizza的代码，往往有多处。

    • 思路：把创建 Pizza 对象封装到一个类中，这样我们有新的 Pizza 种类时，只需要修改该类就可，其它有创建到 Pizza对象的代码就不需要修改了.-> 简单工厂模式

（四）基本介绍

  • 简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂（静态工厂）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；

  • 简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为(代码)；

  • 在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会使用到工厂模式；

6.1.5 使用简单工厂模式

  1. 简单工厂模式的设计方案: 定义一个可以实例化 Pizaa 对象的类，封装创建对象的代码。

简单工厂模式

  • 看代码示例

    下面是 Pizza 抽象类和三个具体的实现类

  package com.gjxaiou.factory.simplefactory.pizzastore.pizza;
  
  //将Pizza 类做成抽象
  public abstract class Pizza {
  	protected String name; //名字
  
  	//准备原材料, 不同的披萨不一样，因此，我们做成抽象方法
  	public abstract void prepare();
  
  	
  	public void bake() {
  		System.out.println(name + " baking;");
  	}
  
  	public void cut() {
  		System.out.println(name + " cutting;");
  	}
  
  	//打包
  	public void box() {
  		System.out.println(name + " boxing;");
  	}
  
  	public void setName(String name) {
  		this.name = name;
  	}
  }
  
  //----------------------------------------------------
  package com.gjxaiou.factory.simplefactory.pizzastore.pizza;
  
  public class CheesePizza extends Pizza {
  	@Override
  	public void prepare() {
  		System.out.println(" 给制作奶酪披萨 准备原材料 ");
  	}
  }
  //----------------------------------------------------
  package com.gjxaiou.factory.simplefactory.pizzastore.pizza;
  public class GreekPizza extends Pizza {
  	@Override
  	public void prepare() {
  		System.out.println(" 给希腊披萨 准备原材料 ");
  	}
  }
  //----------------------------------------------------
  package com.gjxaiou.factory.simplefactory.pizzastore.pizza;
  
  public class CheesePizza extends Pizza {
  	@Override
  	public void prepare() {
  		System.out.println(" 给制作奶酪披萨 准备原材料 ");
  	}
  }

简单的工厂类：因为工厂类中可以使用一般方法，也可以使用静态方法，代码中两种都实现了：

package com.gjxaiou.factory.simplefactory.pizzastore.order;

import com.gjxaiou.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.CheesePizza;
import com.gjxaiou.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.GreekPizza;
import com.gjxaiou.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.PepperPizza;
import com.gjxaiou.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

//简单工厂类
public class SimpleFactory {

	//更加orderType 返回对应的Pizza 对象
	public Pizza createPizza(String orderType) {

		Pizza pizza = null;

		System.out.println("使用简单工厂模式");
		if (orderType.equals("greek")) {
			pizza = new GreekPizza();
			pizza.setName(" 希腊披萨 ");
		} else if (orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new CheesePizza();
			pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new PepperPizza();
			pizza.setName("胡椒披萨");
		}
		return pizza;
	}
	
	//简单工厂模式 也叫 静态工厂模式 
	
	public static Pizza createPizza2(String orderType) {
		Pizza pizza = null;

		System.out.println("使用简单工厂模式2");
		if (orderType.equals("greek")) {
			pizza = new GreekPizza();
			pizza.setName(" 希腊披萨 ");
		} else if (orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new CheesePizza();
			pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new PepperPizza();
			pizza.setName("胡椒披萨");
		}
		return pizza;
	}
}

一般工厂方法对应的 Order 程序：

package com.gjxaiou.factory.simplefactory.pizzastore.order;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;


import com.gjxaiou.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class OrderPizza {
	//定义一个简单工厂对象
	SimpleFactory simpleFactory;
	Pizza pizza = null;
	
	//构造器
	public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) {
		setFactory(simpleFactory);
	}
	
	public void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {
		String orderType = ""; //用户输入的
		
		this.simpleFactory = simpleFactory; //设置简单工厂对象
		
		do {
			orderType = getType(); 
			pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderType);
			
			//输出pizza
			if(pizza != null) { //订购成功
				pizza.prepare();
				pizza.bake();
				pizza.cut();
				pizza.box();
			} else {
				System.out.println(" 订购披萨失败 ");
				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 "";
		}
	}
}

静态工厂对应的 ORDER 方法：

package com.gjxaiou.factory.simplefactory.pizzastore.order;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

import com.gjxaiou.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class OrderPizza2 {

	Pizza pizza = null;
	String orderType = "";
	// 构造器
	public OrderPizza2() {
		
		do {
			orderType = getType();
			pizza = SimpleFactory.createPizza2(orderType);

			// 输出pizza
			if (pizza != null) { // 订购成功
				pizza.prepare();
				pizza.bake();
				pizza.cut();
				pizza.box();
			} else {
				System.out.println(" 订购披萨失败 ");
				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 "";
		}
	}
}

执行测试上面方法：

package com.gjxaiou.factory.simplefactory.pizzastore.order;

//相当于一个客户端，发出订购
public class PizzaStore {
    public static void main(String[] args) {
		// 使用简单工厂模式
        new OrderPizza(new SimpleFactory());
        // 使用静态工厂模式
        new OrderPizza2();
    }
}

二、工厂方法模式

部分抽象

（一）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

使用工厂方法模式

（二）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。

（三）工厂方法模式应用案例

  1. 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

  2. 思路分析图解

工厂方法模式

  • 看老师代码实现

下面是 Pizza 抽象类和三个具体的实现类

package com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.pizza;

//将Pizza 类做成抽象
public abstract class Pizza {
	protected String name; //名字

	//准备原材料, 不同的披萨不一样，因此，我们做成抽象方法
	public abstract void prepare();

	public void bake() {
		System.out.println(name + " baking;");
	}

	public void cut() {
		System.out.println(name + " cutting;");
	}

	//打包
	public void box() {
		System.out.println(name + " boxing;");
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
}

//----------------------------------------------------
package com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.pizza;

public class BJCheesePizza extends Pizza {
	@Override
	public void prepare() {
		setName("北京的奶酪pizza");
		System.out.println(" 北京的奶酪pizza 准备原材料");
	}
}
//----------------------------------------------------
package com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.pizza;

public class BJPepperPizza extends Pizza {
	@Override
	public void prepare() {
		setName("北京的胡椒pizza");
		System.out.println(" 北京的胡椒pizza 准备原材料");
	}
}
//----------------------------------------------------
package com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.pizza;

public class LDCheesePizza extends Pizza{
	@Override
	public void prepare() {
		setName("伦敦的奶酪pizza");
		System.out.println(" 伦敦的奶酪pizza 准备原材料");
	}
}
//----------------------------------------------------
package com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.pizza;

public class LDPepperPizza extends Pizza{
	@Override
	public void prepare() {
		setName("伦敦的胡椒pizza");
		System.out.println(" 伦敦的胡椒pizza 准备原材料");
	}
}

具体的工厂实现

package com.gjxaiou.factory.factorymethod.pizzastore.order;

import com.gjxaiou.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJCheesePizza;
import com.gjxaiou.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJPepperPizza;
import com.gjxaiou.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.Pizza;

public class BJOrderPizza extends OrderPizza {
	@Override
	Pizza createPizza(String orderType) {
	
		Pizza pizza = null;
		if(orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new BJCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new BJPepperPizza();
		}
		return pizza;
	}
}

//----------------------------------------------------
package com.gjxaiou.factory.factorymethod.pizzastore.order;

import com.gjxaiou.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJCheesePizza;
import com.gjxaiou.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJPepperPizza;
import com.gjxaiou.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.LDCheesePizza;
import com.gjxaiou.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.LDPepperPizza;
import com.gjxaiou.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.Pizza;

public class LDOrderPizza extends OrderPizza {
	@Override
	Pizza createPizza(String orderType) {
	
		Pizza pizza = null;
		if(orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new LDCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new LDPepperPizza();
		}
		return pizza;
	}
}

订购 Order

package com.gjxaiou.factory.factorymethod.pizzastore.order;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

import com.gjxaiou.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.Pizza;

public abstract class OrderPizza {

    //定义一个抽象方法，createPizza , 让各个工厂子类自己实现
    abstract Pizza createPizza(String orderType);
	
    // 构造器
    public OrderPizza() {
        Pizza pizza = null;
        String orderType; // 订购披萨的类型
        do {
            orderType = getType();
            pizza = createPizza(orderType); //抽象方法，由工厂子类完成
            //输出pizza 制作过程
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();

        } 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 "";
        }
    }
}

测试方法

package com.gjxaiou.factory.factorymethod.pizzastore.order;

public class PizzaStore {
    public static void main(String[] args) {
        String loc = "bj";
        if (loc.equals("bj")) {
            //创建北京口味的各种Pizza
            new BJOrderPizza();
        } else {
            //创建伦敦口味的各种Pizza
            new LDOrderPizza();
        }
    }
}

三、抽象工厂模式

完全抽象

（一）基本介绍

  • 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。

  1. 类图

抽象工厂模式

（二）抽象工厂模式应用实例

下面是 Pizza 抽象类和三个具体的实现类

package com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.pizza;

//将Pizza 类做成抽象
public abstract class Pizza {
	protected String name; //名字

	//准备原材料, 不同的披萨不一样，因此，我们做成抽象方法
	public abstract void prepare();

	public void bake() {
		System.out.println(name + " baking;");
	}

	public void cut() {
		System.out.println(name + " cutting;");
	}

	//打包
	public void box() {
		System.out.println(name + " boxing;");
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
}

//----------------------------------------------------
package com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.pizza;

public class BJCheesePizza extends Pizza {
	@Override
	public void prepare() {
		setName("北京的奶酪pizza");
		System.out.println(" 北京的奶酪pizza 准备原材料");
	}
}
//----------------------------------------------------
package com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.pizza;

public class BJPepperPizza extends Pizza {
	@Override
	public void prepare() {
		setName("北京的胡椒pizza");
		System.out.println(" 北京的胡椒pizza 准备原材料");
	}
}
//----------------------------------------------------
package com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.pizza;

public class LDCheesePizza extends Pizza{
	@Override
	public void prepare() {
		setName("伦敦的奶酪pizza");
		System.out.println(" 伦敦的奶酪pizza 准备原材料");
	}
}
//----------------------------------------------------
package com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.pizza;

public class LDPepperPizza extends Pizza{
	@Override
	public void prepare() {
		setName("伦敦的胡椒pizza");
		System.out.println(" 伦敦的胡椒pizza 准备原材料");
	}
}

工厂抽象化和具体的工厂实现

package com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.order;

import com.gjxaiou.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);
}

//----------------------------------------------------
package com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.order;

import com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.pizza.BJCheesePizza;
import com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.pizza.BJPepperPizza;
import com.gjxaiou.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~");
		Pizza pizza = null;
		if(orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new BJCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")){
			pizza = new BJPepperPizza();
		}
		return pizza;
	}
}

//----------------------------------------------------
package com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.order;

import com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.pizza.LDCheesePizza;
import com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.pizza.LDPepperPizza;
import com.gjxaiou.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;
	}
}

订购 Order

package com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.order;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

import com.gjxaiou.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 "";
		}
	}
}

测试方法

package com.gjxaiou.factory.absfactory.pizzastore.order;

public class PizzaStore {

	public static void main(String[] args) {
		//new OrderPizza(new BJFactory());
		new OrderPizza(new LDFactory());
	}
}

（四）工厂模式在 JDK-Calendar 应用的源码分析

  1. JDK 中的 Calendar 类中，就使用了简单工厂模式

（五）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（工厂类）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（使用工厂获取）, 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。
posted @ 2020-01-10 21:51  默月  阅读(182)  评论(0)  编辑  收藏  举报