工厂模式

来源：互联网发布：ubuntu wine office 编辑：程序博客网时间：2024/04/30 07:26

工厂模式

标签 : Java与设计模式

工厂模式
用工厂方法代替了new操作, 将选择实现类, 创建对象统一管理和控制.从而将调用者(Client)与实现类进行解耦.实现了创建者与调用者分离;

使用场景
1. JDK中Calendar的getInstance方法;
2. JDBC中Connection对象的获取;
3. MyBatis中SqlSessionFactory创建SqlSession;
4. SpringIoC容器创建并管理Bean对象;
5. 反射Class对象的newInstance;
6. ….

静态工厂模式

静态工厂模式是工厂模式中最简单的一种，他可以用比较简单的方式隐藏创建对象的细节，一般只需要告诉工厂类所需要的类型，工厂类就会返回需要的产品类，而客户端看到的也只是产品的抽象对象(interface)，因此无需关心到底是返回了哪个子类

我们以运算符类为例, 解释静态工厂模式.
Operator接口

/** * 运算符接口 * Created by jifang on 15/12/7. */public interface Operator<T> {    T getResult(T... args);}

实现类

public class AddOperator implements Operator<Integer> {    @Override    public Integer getResult(Integer... args) {        int result = 0;        for (int arg : args) {            result += arg;        }        return result;    }}

public class MultiOperator implements Operator<Integer> {    @Override    public Integer getResult(Integer... args) {        int result = 1;        for (int arg : args) {            result *= arg;        }        return result;    }}

工厂

/** * 静态工厂(注: 只返回产品的抽象[即接口]) * 包含两种实现策略 * 1. 根据传入的operator名进行实例化对象 * 2. 直接调用相应的构造实例的方法 * Created by jifang on 15/12/7. */public class OperatorFactory {    public static Operator<Integer> createOperator(String operName) {        Operator<Integer> operator;        switch (operName) {            case "+":                operator = new AddOperator();                break;            case "*":                operator = new MultiOperator();                break;            default:                throw new RuntimeException("Wrong Operator Name: " + operName);        }        return operator;    }    /* ** 第二种实现策略 ** */    public static Operator<Integer> createAddOper() {        return new AddOperator();    }    public static Operator<Integer> createMultiOper() {        return new MultiOperator();    }}

Client

public class Client {    @Test    public void testAdd() {        Operator<Integer> operator = OperatorFactory.createOperator("+");        System.out.println(operator.getResult(1, 2, 3, 4, 6));    }    @Test    public void testMultiplication() {        Operator<Integer> operator = OperatorFactory.createOperator("*");        System.out.println(operator.getResult(1, 2, 3, 4, 6));    }    @Test    public void testAddName(){        Operator<Integer> operator = OperatorFactory.createAddOper();        System.out.println(operator.getResult(1, 2, 3, 4, 6));    }    @Test    public void testMultiplicationName() {        Operator<Integer> operator = OperatorFactory.createMultiOper();        System.out.println(operator.getResult(1, 2, 3, 4, 6));    }}

优点

隐藏了对象创建的细节，将产品的实例化过程放到了工厂中实现。

客户端基本不用关心使用的是哪个产品，只需要知道用工厂的那个方法(或传入什么参数)就行了.

方便添加新的产品子类，每次只需要修改工厂类传递的类型值就行了。

遵循了依赖倒转原则。

缺点

适用于产品子类型差不多, 使用的方法名都相同的情况.

每添加一个产品子类，都必须在工厂类中添加一个判断分支(或一个方法)，这违背了OCP(开放-封闭原则)。

工厂方法模式

由于静态工厂方法模式不满足OCP, 因此就出现了工厂方法模式; 工厂方法模式和静态工厂模式最大的不同在于: 静态工厂模式只有一个(对于一个项目/独立模块)只有一个工厂类, 而工厂方法模式则有一组实现了相同接口的工厂类.

工厂

/** * Created by jifang on 15/12/7. */public interface Factory<T> {    Operator<T> createOperator();}

工厂实现

/** * 加法运算符工厂 * Created by jifang on 15/12/7. */public class AddFactory implements Factory<Integer> {    @Override    public Operator<Integer> createOperator() {        return new AddOperator();    }}

/** * 乘法运算符工厂 * Created by jifang on 15/12/7. */public class MultiFactory implements Factory<Integer> {    @Override    public Operator<Integer> createOperator() {        return new MultiOperator();    }}

Operator, AddOperator与MultiOperator与上例相同.
此时, 如果要在静态工厂中新增加一个开根运算类, 要么需要在createOperator方法中增加一种case, 要么得增加一个createSqrtOper方法, 都是需要修改原来的代码的. 而在工厂方法中只需要再添加一个SqrtFactory即可:

/** * 开根运算符 * Created by jifang on 15/12/7. */public class SqrtOperator implements Operator<Double> {    @Override    public Double getResult(Double... args) {        if (args != null && args.length >= 1) {            return Math.sqrt(args[0]);        } else {            throw new RuntimeException("Params Number Error " + args.length);        }    }}

/** * 开根工厂 * Created by jifang on 15/12/7. */public class SqrtFactory implements Factory<Double> {    @Override    public Operator<Double> createOperator() {        return new SqrtOperator();    }}

优点
基本与静态工厂模式一致，多的一点优点就是遵循了开放-封闭原则，使得模式的灵活性更强。

缺点
与静态工厂模式差不多, 但是增加了类组织的复杂性;

小结
虽然根据理论原则, 需要使用工厂方法模式, 但实际上, 常用的还是静态工厂模式.

抽象工厂模式

抽象工厂模式: 提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口, 而无需指定他们具体的类.

抽象工厂模式与工厂方法模式的区别:

抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，他用来创建一组相关或者相互依赖的对象。他与工厂方法模式的区别就在于，工厂方法模式针对的是一个产品等级结构；而抽象工厂模式则是针对的多个产品等级结构. 在编程中，通常一个产品结构，表现为一个接口或者抽象类，也就是说，工厂方法模式提供的所有产品都是衍生自同一个接口或抽象类，而抽象工厂模式所提供的产品则是衍生自不同的接口或抽象类(如下面的Engine, Tyre, Seat).

在抽象工厂模式中，提出了产品族的概念：所谓的产品族，是指位于不同产品等级结构中功能相关联的产品组成的家族(如Engine, Tyre, Seat)。抽象工厂模式所提供的一系列产品就组成一个产品族；而工厂方法提供的一系列产品称为一个等级结构.

示例:

现在我们要生产两款车: 高档(LuxuryCar)与低档(LowCar), 他们分别配有高端引擎(LuxuryEngine), 高端座椅(LuxurySeat), 高端轮胎(LuxuryTyre)和低端引擎(LowEngine), 低端座椅(LowSeat), 低端轮胎(LowTyre), 下面我们用抽象工厂实现它:

LuxuryCarFactory与LowCarFactory分别代表一类产品族的两款产品, 类似于数据库产品族中有MySQL, Oracle, SqlServer

1. 产品

Engine

public interface Engine {    void start();    void run();}class LowEngine implements Engine {    @Override    public void start() {        System.out.println("启动慢 ...");    }    @Override    public void run() {        System.out.println("转速慢 ...");    }}class LuxuryEngine implements Engine {    @Override    public void start() {        System.out.println("启动快 ...");    }    @Override    public void run() {        System.out.println("转速快 ...");    }}

Seat

public interface Seat {    void massage();}class LowSeat implements Seat {    @Override    public void massage() {        System.out.println("不能按摩 ...");    }}class LuxurySeat implements Seat {    @Override    public void massage() {        System.out.println("可提供按摩 ...");    }}

Tyre

public interface Tyre {    void revolve();}class LowTyre implements Tyre {    @Override    public void revolve() {        System.out.println("旋转 - 不耐磨 ...");    }}class LuxuryTyre implements Tyre {    @Override    public void revolve() {        System.out.println("旋转 - 不磨损 ...");    }}

注意: 其中并没有车类

2. 产品族Factory

Factory

/** * Created by jifang on 15/12/7. */public interface CarFactory {    Engine createEngine();    Seat createSeat();    Tyre createTyre();}

低端车

public class LowCarFactory implements CarFactory {    @Override    public Engine createEngine() {        return new LowEngine();    }    @Override    public Seat createSeat() {        return new LowSeat();    }    @Override    public Tyre createTyre() {        return new LowTyre();    }}

高端车

public class LuxuryCarFactory implements CarFactory {    @Override    public Engine createEngine() {        return new LuxuryEngine();    }    @Override    public Seat createSeat() {        return new LuxurySeat();    }    @Override    public Tyre createTyre() {        return new LuxuryTyre();    }}

3. Client

/** * Created by jifang on 15/12/7. */public class Client {    @Test    public void testLow(){        CarFactory factory = new LowCarFactory();        Engine engine = factory.createEngine();        engine.start();        engine.run();        Seat seat = factory.createSeat();        seat.massage();        Tyre tyre = factory.createTyre();        tyre.revolve();    }    @Test    public void testLuxury(){        CarFactory factory = new LuxuryCarFactory();        Engine engine = factory.createEngine();        engine.start();        engine.run();        Seat seat = factory.createSeat();        seat.massage();        Tyre tyre = factory.createTyre();        tyre.revolve();    }}

优点

封装了产品的创建，使得不需要知道具体是哪种产品，只需要知道是哪个工厂就行了。

可以支持不同类型的产品，使得模式灵活性更强。

可以非常方便的使用一族中间的不同类型的产品。

缺点

结构太过臃肿，如果产品类型比较多，或者产品族类比较多，就会非常难于管理。

每次如果添加一组产品，那么所有的工厂类都必须添加一个方法，这样违背了开放-封闭原则。所以一般适用于产品组合产品族变化不大的情况。

使用静态工厂优化抽象工厂

由于抽象工厂模式存在结构臃肿以及改动复杂的缺点(比如我们每次需要构造Car, 都需要进行CarFactory factory = new XxxCarFactory();, 而一般一个项目中只会生产一种Car, 如果我们需要更改生产的车的类型, 那么客户端的每一处调用都需要修改), 因此我们可以使用静态工厂对其进行改造, 我们使用CarCreator来统一创建一个产品族不同产品, 这样如果我们的工厂将来更改了产品路线, 改为生产高端车时, 我们仅需改变CAR_TYEP的值就可以了:

/** * Created by jifang on 15/12/7. */public class CarCreator {    private static final String CAR_TYPE = "low";    private static final String CAR_TYPE_LOW = "low";    private static final String CAR_TYPE_LUXURY = "luxury";    public static Engine createEngine() {        Engine engine = null;        switch (CAR_TYPE) {            case CAR_TYPE_LOW:                engine = new LowEngine();                break;            case CAR_TYPE_LUXURY:                engine = new LuxuryEngine();                break;        }        return engine;    }    public static Seat createSeat() {        Seat seat = null;        switch (CAR_TYPE) {            case CAR_TYPE_LOW:                seat = new LowSeat();                break;            case CAR_TYPE_LUXURY:                seat = new LuxurySeat();                break;        }        return seat;    }    public static Tyre createTyre() {        Tyre tyre = null;        switch (CAR_TYPE) {            case CAR_TYPE_LOW:                tyre = new LowTyre();                break;            case CAR_TYPE_LUXURY:                tyre = new LuxuryTyre();                break;        }        return tyre;    }}

其实我们还可以通过反射, 将CarCreator中的switch-case去掉, 而且在实际开发中, 字符串的值我们还可以从配置文件中读取, 这样, 如果需要更改产品路线, 我们连程序代码都懒得改了, 只需要修改配置文件就可以了.

/** * Created by jifang on 15/12/7. */public class CarCreatorReflect {    /**     * 在实际开发中, 下面这些常量可以从配置文件中读取     */    private static final String PACKAGE = "com.feiqing.abstractfactory";    private static final String ENGINE = "LuxuryEngine";    private static final String TYRE = "LuxuryTyre";    private static final String SEAT = "LuxurySeat";    public static Engine createEngine() {        String className = PACKAGE + "." + ENGINE;        try {            return (Engine) Class.forName(className).newInstance();        } catch (InstantiationException e) {            e.printStackTrace();        } catch (IllegalAccessException e) {            e.printStackTrace();        } catch (ClassNotFoundException e) {            e.printStackTrace();        }        return null;    }    public static Seat createSeat() {        String className = PACKAGE + "." + SEAT;        try {            return (Seat) Class.forName(className).newInstance();        } catch (InstantiationException e) {            e.printStackTrace();        } catch (IllegalAccessException e) {            e.printStackTrace();        } catch (ClassNotFoundException e) {            e.printStackTrace();        }        return null;    }    public static Tyre createTyre() {        String className = PACKAGE + "." + TYRE;        try {            return (Tyre) Class.forName(className).newInstance();        } catch (InstantiationException e) {            e.printStackTrace();        } catch (IllegalAccessException e) {            e.printStackTrace();        } catch (ClassNotFoundException e) {            e.printStackTrace();        }        return null;    }}

这样, 客户端调起来就清爽多了

/** * Created by jifang on 15/12/7. */public class StaticClient {    @Test    public void testLow() {        Engine engine = CarCreator.createEngine();        engine.run();        engine.start();        Seat seat = CarCreator.createSeat();        seat.massage();        Tyre tyre = CarCreator.createTyre();        tyre.revolve();    }    @Test    public void testLuxury() {        Engine engine = CarCreatorReflect.createEngine();        engine.run();        engine.start();        Seat seat = CarCreatorReflect.createSeat();        seat.massage();        Tyre tyre = CarCreatorReflect.createTyre();        tyre.revolve();    }}

小结

分类说明静态工厂模式用来生成同一等级结构中的任意产品, 对于增加新的产品, 需要修改已有代码 工厂方法模式用来生成同一等级结构的固定产品, 支持增加任意产品; 抽象工厂模式用来生成不同产品族的全部产品, 对于增加新的产品无能为力;

参考:
1. 三种工厂模式的分析以及C++实现
2. 大话设计模式
3. 高淇讲设计模式
4. 设计模式之六大原则
5. 23种设计模式(3) - 抽象工厂模式

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