设计模式---抽象工厂模式

简述

  • 类型:创建型

  • 目的:实现对客户端中对象族的平替

    对象族
    具有共同主题的一组对象的集合。比如,华为的手机,笔记本,平板可以统称为华为族。

我们借以下案例来说说如何使用抽象工厂模式平替对象族。

优化案例

最初版

// 上传模块的接口
public interface Uploader {
void upload(String fileName);
}
// 下载模块的接口
public interface Downloader {
void download(String fileName);
}
// Linux环境下的上传实现
public class LinuxUploader implements Uploader {
public void upload(String fileName) {
System.out.printf("[Linux]正在上传%s...", fileName);
}
}
// Linux环境下的下载实现
public class LinuxDownloader implements Downloader {
public void download(String fileName) {
System.out.printf("[Linux]正在下载%s...", fileName);
}
}
// Unix环境下的上传实现
public class UnixUploader implements Uploader {
public void upload(String fileName) {
System.out.printf("[Unix]正在上传%s...", fileName);
}
}
// Unix环境下的下载实现
public class UnixDownloader implements Downloader {
public void download(String fileName) {
System.out.printf("[Unix]正在下载%s...", fileName);
}
}

客户端调用如下。

public class Client {
public static void main(String[] args) {
Uploader uploader = new LinuxUploader();
Downloader downloader = new LinuxDownloader();
}
}

传统是new创建对象的方式有着硬编码的问题。当我们需要把所有LinuxXXX对象改为UnixXXX对象时,就必须在项目中检索所有的LinuxXXX修改为UnixXXX。这无疑增加了大量的无意义的工作。

修改版v1(简单工厂)

增加一个工厂类,其他不变。

// 简单工厂
public class Factory {
static Uploader uploader(String target) {
if ("LinuxUploader".equals(target)) {
return new LinuxUploader();
} else if ("UnixUploader".equals(target)) {
return new UnixUploader();
}
throw new Exception("输入的参数错误");
}
static Downloader downloader(String target) {
if ("LinuxDownloader".equals(target)) {
return new LinuxDownloader();
} else if ("UnixDownloader".equals(target)) {
return new UnixDownloader();
}
throw new Exception("输入的参数错误");
}
}

修改后,客户端的代码调用。

public class Client {
public static void main(String[] args) {
Uploader up1 = Factory.instance("LinuxUploader");
Downloader down1 = Factory.instance("LinuxDownloader");
Uploader up2 = Factory.instance("UnixUploader");
Downloader down2 = Factory.instance("UnixDownloader");
}
}

在一定程度上解决了客户端硬编码问题。并且当我们需要把所有LinuxUploader对象改为UnixUploader对象时,只需要在Factory中将new LinuxUploader() → new UnixUploader()即可。这无疑节省了很多的时间,也无需为硬编码带来的大量改修而苦恼。

但是目前这个优化方案依然有至少两个问题,一是Factory.uploader方法中耦合了所有的Uploader实现类,这可能有碍于未来的项目维护,二是new LinuxUploader() → new UnixUploader()这种修改方式会导致代码目的不明确,既然不论是LinuxUploader还是UnixUploader都直接生成UnixUploader对象,就没有必要定义LinuxUploader了呀。实际上是因为客户端代码中还有使用OSFactory.instance("LinuxUploader")来创建的对象,为了不修改客户端代码,强行做如上修改。

修改版v2(抽象工厂)

将原本的工厂类抽象化,并定义一系列不同的实现类,其余不变。

// 抽象的工厂接口
public interface Factory {
Uploader uploader();
Downloader downloader();
}
// Linux环境下的工厂实现
public class LinuxFactory {
public Uploader uploader() {
return new LinuxUploader();
}
public Downloader downloader() {
return new LinuxDownloader();
}
}
// Uinx环境下的工厂实现
public class UnixFactory {
public Uploader uploader() {
return new UnixUploader();
}
public Downloader downloader() {
return new UnixDownloader();
}
}

修改后,客户端的代码调用。

public class Client {
private static Factory factory = new LinuxFactory();
public static void main(String[] args) {
Uploader uploader = factory.uploader();
Downloader downloader = factory.downloader();
}
}

将原本Factory类中臃肿的逻辑分散到各个子类中,提高了系统的可维护性,不用再每次都修改Factory类了。

那么,问题来了,这样的结构对于我们的项目有什么帮助吗?有,而且很大,在客户端定义了一个静态的属性factory,当接下来客户换了系统从Linux换到了Unix,那我们也需要更换对应的上传下载的类,这时我们只要修改factory引用的具体工厂类的对象就可以了,很方便。实际上还可以更加方便的实现对象族的平替。而为了实现这个需求,我们需要结合Java反射这项技术。请看下面的代码。

修改版v3(抽象工厂+反射)

只修改客户端的调用方式,其他位置不做修改。

public class Client {
private static Factory factory;
// 通过Java的反射机制创建上述factory对象
static {
// 读取prop配置文件
Properties prop = new Properties();
FileReader fileReader = new FileReader("src/resource/props/config.prop");
prop.load(fileReader);
fileReader.close();
factory = (Factory) Class.forName(prop.getProperty("FACTORY"))
.getDeclaredConstructor().newInstance();
}
public static void main(String[] args) {
Uploader uploader = factory.uploader();
Downloader downloader = factory.downloader();
}
}

增加一个properties文件文件,定义如下。

#当前使用的工厂类
FACTORY=design.abstractfactory.LinuxFactory

当需要将系统中的Linux系列的对象转化为Unix系列时,只需要更改上述配置文件即可,具体如下。

#当前使用的工厂类
FACTORY=design.abstractfactory.UnixFactory

总之就是非常方便。

总结

优点

  • 轻松做到对象族的平替。

缺点

  • 类数量倍增,系统复杂度增加。

应用场景

  • 根据需求,需要全面替换系统中的某个对象族时。
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