【设计模式从入门到精通】02-工厂模式
工厂模式
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
- 1）披萨的种类很多（比如 GreekPizz、CheesePizz 等）
- 2）披萨的制作有 prepare、bake、cut、box
- 3）完成披萨店订购功能
传统方式
UML 类图
核心代码
public abstract class Pizza {
protected String name;
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public abstract void prepare();
public void bake() {
System.out.println(name + " baking...");
}
public void cut() {
System.out.println(name + " cutting...");
}
public void box() {
System.out.println(name + " boxing...");
}
}
//希腊风味披萨
public class GreekPizza extends Pizza {
@Override
public void prepare() {
setName("GreekPizza");
System.out.println(name + " preparing...");
}
}
// 奶酪披萨
public class CheesePizza extends Pizza {
@Override
public void prepare() {
setName("CheesePizza");
System.out.println(name + " preparing...");
}
}
public class OrderPizza {
public OrderPizza() {
Pizza pizza = null;
String orderType;
do {
orderType = getType();
if ("cheese".equals(orderType)) {
pizza = new CheesePizza();
} else if ("greek".equals(orderType)) {
pizza = new GreekPizza();
} else {
System.out.println("输入类型错误，程序退出");
break;
}
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} while (true);
}
private String getType() {
System.out.println("请输入披萨类型：");
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
try {
return reader.readLine();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
传统方式优缺点
- 1）优点是比较好理解，简单易操作
- 2）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能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码
- 3）比如我们这时要新增加一个Pizza的种类（Cheese技萨），我们需要做如下修改
// 胡椒披萨
public class PepperPizza extends Pizza {
@Override
public void prepare() {
setName("PepperPizza");
System.out.println(name + " preparing...");
}
}
public class OrderPizza {
public OrderPizza() {
// ...
else if ("pepper".equals(orderType)) {
pizza = new PepperPizza();
}
// ...
}
// ...
}
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
1、简单工厂模式
- 1）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
- 2）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）
- 3）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
UML 类图
核心代码
public class PizzaFactory {
public Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
switch (orderType) {
case "cheese":
pizza = new CheesePizza();
break;
case "greek":
pizza = new GreekPizza();
break;
case "pepper":
pizza = new PepperPizza();
break;
default:
break;
}
return pizza;
}
}
public class OrderPizza {
private PizzaFactory pizzaFactory;
public OrderPizza(PizzaFactory pizzaFactory) {
this.pizzaFactory = pizzaFactory;
orderPizza();
}
public void orderPizza() {
Pizza pizza = null;
do {
pizza = pizzaFactory.createPizza(getType());
if (pizza == null) {
System.out.println("Failed to Order Pizza");
} else {
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
}
} while (true);
}
// ...
}
2、静态工厂模式
静态工厂模式也是简单工厂模式的一种，只是将工厂方法改为静态方法
UML 类图
核心代码
public class PizzaFactory {
public static Pizza createPizza(String orderType) {
// ...
}
}
public class OrderPizza {
public OrderPizza() {
Pizza pizza;
do {
pizza = PizzaFactory.createPizza(getType());
// ...
} while (true);
}
3、工厂方法模式
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
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 BJPizzaFactory、LDPizzaFactory 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
UML 类图
核心代码
public abstract class OrderPizza {
public void orderPizza() {
Pizza pizza = null;
do {
pizza = createPizza(getType());
if (pizza == null) {
System.out.println("Failed to Order Pizza");
} else {
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
}
} while (true);
}
public abstract Pizza createPizza(String orderType);
// ...
}
public class LDOrderPizza extends OrderPizza {
@Override
public Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
switch (orderType) {
case "cheese":
pizza = new LDCheesePizza();
break;
case "pepper":
pizza = new LDPepperPizza();
break;
default:
break;
}
return pizza;
}
}
public class BJOrderPizza extends OrderPizza {
@Override
public Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
switch (orderType) {
case "cheese":
pizza = new BJCheesePizza();
break;
case "pepper":
pizza = new BJPepperPizza();
break;
default:
break;
}
return pizza;
}
}
4、抽象工厂模式
- 1）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
- 2）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
- 3）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）
- 4）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
UML 类图
核心代码
public interface AbsPizzaFactory {
Pizza createPizza(String orderType);
}
public class BJPizzaFactory implements AbsPizzaFactory {
@Override
public Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
switch (orderType) {
case "cheese":
pizza = new BJCheesePizza();
break;
case "pepper":
pizza = new BJPepperPizza();
break;
default:
break;
}
return pizza;
}
}
public class LDPizzaFactory implements AbsPizzaFactory {
@Override
public Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
switch (orderType) {
case "cheese":
pizza = new LDCheesePizza();
break;
case "pepper":
pizza = new LDPepperPizza();
break;
default:
break;
}
return pizza;
}
}
JDK 源码分析
JDK 中的 Calendar 类中，就使用了简单工厂模式
小结
- 1）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
- 2）三种工厂模式：简单工厂模式（静态工厂方法也是简单工厂模式的一种）、工厂方法模式、抽象工厂模式
- 3）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
