重学设计模式之工厂模式

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工厂模式是一种非常常用的创建型设计模式,其提供了创建对象的最佳方式。 在创建对象时,不会对客户端暴露对象的创建逻辑,而是通过使用共同的接口来创建对象。

常见的工厂模式

简单工厂模式 Simple Factory 工厂方法模式 Factory Method 抽象工厂模式 Abstract Factory

简单工厂模式

定义 简单工厂模式(Simple Factory Pattern):又称为静态工厂方法(Static Factory Method)模式,它属于类创建型模式。 在简单工厂模式中,可以根据参数的不同返回不同类的实例。简单工厂模式专门定义一个类来负责创建其他类的实例,被创建的实例通常都具有共同的父类。

简单工厂模式包含如下角色: Factory:工厂角色:负责实现创建所有实例的内部逻辑 Product:抽象产品角色:是所创建的所有对象的父类,负责描述所有实例所共有的公共接口 ConcreteProduct:具体产品角色:是创建目标,所有创建的对象都充当这个角色的某个具体类的实例。

优点: 构造容易,逻辑简单。通过使用工厂类,外界不再需要关心如何创造各种具体的产品,只要提供一个产品的名称作为参数传给工厂, 就可以直接得到一个想要的产品对象,并且可以按照接口规范来调用产品对象的所有功能(方法)。

缺点:

  1. 简单工厂模式中的if else判断非常多,是硬编码,如果有一个新产品要加进来,就要同时添加一个新产品类,并且必须修改工厂类,再加入一个 else if 分支才可以, 这样就违背了 “开放-关闭原则”中的对修改关闭的准则了。 当系统中的具体产品类不断增多时候,就要不断的修改工厂类,对系统的维护和扩展不利。
  2. 一个工厂类中集合了所有的类的实例创建逻辑,违反了高内聚的责任分配原则,将全部的创建逻辑都集中到了一个工厂类当中,所有的业务逻辑都在这个工厂类中实现。什么时候它不能工作了,整个系统都会受到影响。 因此一般只在很简单的情况下应用,比如当工厂类负责创建的对象比较少时。
  3. 简单工厂模式由于使用了静态工厂方法,造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构。

适用环境: 工厂类负责创建的对象比较少:由于创建的对象较少,不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂。 客户端只知道传入工厂类的参数,对于如何创建对象不关心:客户端既不需要关心创建细节,甚至连类名都不需要记住,只需要知道类型所对应的参数。

例子: 例如常见的登录功能,假如应用系统需要支持多种登录方式如:口令认证、域认证。

抽象产品Login:

public interface Login {
	//登录验证
	public boolean verify(String name , String password);
}

具体产品DomainLogin

public class DomainLogin implements Login {
	@Override
	public boolean verify(String name, String password) {
		// TODO Auto-generated method stub
		/**
		* 业务逻辑
		/
		return true;
	}
}

具体产品PasswordLogin

public class PasswordLogin implements Login {
	@Override
	public boolean verify(String name, String password) {
		// TODO Auto-generated method stub
		/
		* 业务逻辑
		*/
		return true;
	}
}

工厂类LoginManager

根据调用者不同的要求,创建出不同的登录对象并返回。
public class LoginManager {
	public static Login factory(String type){
		if(type.equals("password")){
			return new PasswordLogin();
		}else if(type.equals("passcode")){
			return new DomainLogin();
		}else{
			*/**
			* 这里抛出一个自定义异常会更恰当
			*/
			throw new RuntimeException("没有找到登录类型");
		}
	}
}

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		String loginType = "password";
		String name = "name";
		String password = "password";
		Login login = LoginManager.factory(loginType);
		boolean bool = login.verify(name, password);
		if (bool) {
			/**
			* 业务逻辑
			*/*
		} else {
			*/**
			* 业务逻辑
			*/
		}
	}
}

工厂方法模式

定义 工厂方法模式(Factory Method Pattern)又称为工厂模式,也叫虚拟构造器(VirtualConstructor)模式或者多态工厂(Polymorphic Factory)模式,它属于类创建型模式。 工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口,而工厂子类则负责生成具体的产品对象,这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成,即通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品类。

工厂方法模式包含如下角色: Product:抽象产品,工厂方法模式所创建的对象的超类,也就是所有产品类的共同父类或共同拥有的接口。在实际的系统中,这个角色也常常使用抽象类实现。

ConcreteProduct:具体产品,这个角色实现了抽象产品(Product)所声明的接口,工厂方法模式所创建的每一个对象都是某个具体产品的实例。

Factory:抽象工厂,担任这个角色的是工厂方法模式的核心,任何在模式中创建对象的工厂类必须实现这个接口。在实际的系统中,这个角色也常常使用抽象类实现。

ConcreteFactory:具体工厂,担任这个角色的是实现了抽象工厂接口的具体Java类。具体工厂角色含有与业务密切相关的逻辑,并且受到使用者的调用以创建具体产品对象。

优点:

  1. 在工厂方法模式中,工厂方法用来创建客户所需要的产品,同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节,用户只需要关心所需产品对应的工厂,无须关心创建细节,甚至无须知道具体产品类的类名。
  2. 基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够使工厂可以自主确定创建何种产品对象,而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式,是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。
  3. 使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时,无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口,无须修改客户端,也无须修改其他的具体工厂和具体产品,而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了。这样,系统的可扩展性也就变得非常好,完全符合“开闭原则”,这点比简单工厂模式更优秀。

缺点:

  1. 在添加新产品时,需要编写新的具体产品类,而且还要提供与之对应的具体工厂类,系统中类的个数将成对增加,在一定程度上增加了系统的复杂度,有更多的类需要编译和运行,会给系统带来一些额外的开销。
  2. 由于考虑到系统的可扩展性,需要引入抽象层,在客户端代码中均使用抽象层进行定义,增加了系统的抽象性和理解难度,且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术,增加了系统的实现难度。 1.6 适用场景
  3. 一个类不知道它所需要的对象的类:在工厂方法模式中,客户端不需要知道具体产品类的类名,只需要知道所对应的工厂即可,具体的产品对象由具体工厂类创建;客户端需要知道创建具体产品的工厂类。
  4. 一个类通过其子类来指定创建哪个对象:在工厂方法模式中,对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口,而由其子类来确定具体要创建的对象,利用面向对象的多态性和里氏代换原则,在程序运行时,子类对象将覆盖父类对象,从而使得系统更容易扩展。
  5. 将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个,客户端在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类创建产品子类,需要时再动态指定,可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。

例子: 依旧已登录功能为例,假如应用系统需要支持多种登录方式如:口令认证、域认证。

抽象产品Login:

public interface Login {
	//登录验证
	public boolean verify(String name , String password);
}

具体产品DomainLogin

public class DomainLogin implements Login {
	@Override
	public boolean verify(String name, String password) {
		// TODO Auto-generated method stub
		/**
		* 业务逻辑
		/
		return true;
	}
}

具体产品PasswordLogin

public class PasswordLogin implements Login {
	@Override
	public boolean verify(String name, String password) {
		// TODO Auto-generated method stub
		/
		* 业务逻辑
		*/
		return true;
	}
}

抽象的登录工厂类

public interface LoginTypeCreator
{
	Login CreateLoginType(String userName,String password);
}

具体的工厂类:DomainLoginCreator

public class DomainLoginCreator implements LoginTypeCreator
{
    @Override
	public Login CreateLoginType(String userName,String password)
	{
	/**DomainLoginCreator工厂只生产DomainLogin产品**/
		return new DomainLogin(userName,password);
	}
}

具体的工厂类:PasswordLoginCreator

public class PasswordLoginCreator implements LoginTypeCreator
{
    @Override
	public Login CreateLoginType(String userName,String password)
	{
	/**PasswordLoginCreator工厂只生产PasswordLogin产品**/
		return new PasswordLogin(userName,password);
	}
}

测试:

static void Main(string[] args)
{
  String userName = "zansan";
   String password = "1234";
	//已域方式登录
	LoginTypeCreator creator = new DomainLoginCreator();
	Login login = creator.CreateLoginType(userName,password);
	boolean bool=login.verify(userName,password);
	if (bool) {
			/**
			* 业务逻辑
			*/*
		} else {
			*/**
			* 业务逻辑
			*/
		}
}

抽象工厂模式

定义 抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern):提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无须指定它们具体的类。抽象工厂模式又称为Kit模式,属于对象创建型模式。

在工厂方法模式中具体工厂负责生产具体的产品,每一个具体工厂对应一种或几种具体产品,工厂方法也具有唯一性,一般情况下,一个具体工厂中只有一个工厂方法或者一组重载的工厂方法。但是有时候我们需要一个工厂可以提供多个不同种类产品对象,而不是单一种类的产品对象。

优点:

  1. 抽象工厂模式隔离了具体类的生成,使得客户并不需要知道什么被创建。由于这种隔离,更换一个具体工厂就变得相对容易。所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的那些公共接口,因此只需改变具体工厂的实例,就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。另外,应用抽象工厂模式可以实现高内聚低耦合的设计目的,因此抽象工厂模式得到了广泛的应用。
  2. 增加新的具体工厂和产品族很方便,因为一个具体的工厂实现代表的是一个产品族,无须修改已有系统,符合“开闭原则”。

缺点: 在添加新的产品对象(不同于现有的产品等级结构)时,难以扩展抽象工厂来生产新种类的产品,这是因为在抽象工厂角色中规定了所有可能被创建的产品集合,要支持新种类的产品就意味着要对该接口进行扩展,而这将涉及到对抽象工厂角色及其所有子类的修改,显然会带来较大的不便。 开闭原则的倾斜性(增加新的工厂和产品族容易,增加新的产品等级结构麻烦)。

概念解析:

  • 产品等级结构: 产品等级结构即产品的继承结构,如一个抽象类是手机,其子类有苹果手机、三星手机、 #抽象手机类与具体品牌的手机机之间构成了一个产品等级结构,抽象手机是父类,而具体品牌的手机是其子类。

  • 产品族: 在抽象工厂模式中,产品族是指由同一个工厂生产的,位于不同产品等级结构中的一组产品, #如苹果工厂生产的苹果手机机、苹果平板,苹果手机位于手机产品等级结构中,苹果平板位于平板产品等级结构中。

使用环境

  1. 一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节,这对于所有类型的工厂模式都是重要的。

  2. 系统中有多于一个的产品族,而每次只使用其中某一产品族。与工厂方法模式的区别

  3. 属于同一个产品族的产品将在一起使用,这一约束必须在系统的设计中体现出来。

  4. 系统提供一个产品类的库,所有的产品以同样的接口出现,从而使客户端不依赖于具体实现。

抽象工厂模式包含如下角色:

  • AbstractFactory:抽象工厂

  • ConcreteFactory:具体工厂

  • AbstractProduct:抽象产品

  • Product:具体产品

实例:

抽象产品: 苹果系列:

public interface Apple
{
	void AppleStyle();
}

抽象产品: 三星系列:

public interface Sumsung
{
	void SumsungStyle();
}

具体产品:iphone:

public class iphone implements Apple
{
	public void AppleStyle()
	{
		Console.WriteLine("Apple's style: iPhone!");
	}
}

具体产品:ipad:

public class ipad implements Apple
{
	public void AppleStyle()
	{
		Console.WriteLine("Apple's style: iPad!");
	}
}

具体产品:三星手机note2:

public class note2 implements Sumsung
{
	public void SumsungStyle()
	{
		Console.WriteLine("Bangzi's style : Note2!");
	}
}

具体产品:三星平板电脑:

public class Tabs implements Sumsung
{
	public void SumsungStyle()
	{
		Console.WriteLine("Bangzi's style : Tab!");
	}
}

抽象工厂:

public interface Factory
{
	Apple createAppleProduct();
	Sumsung createSumsungProduct();
}

手机工厂:

public class Factory_Phone implements Factory
{
	public Apple createAppleProduct()
	{
		return new iphone();
	}
	public Sumsung createSumsungProduct()
	{
		return new note2();
	}
}

Pad工厂:

public class Factory_Pad implements Factory
{
	public Apple createAppleProduct()
	{
		return new ipad();
	}
	public Sumsung createSumsungProduct()
	{
		return new Tabs();
	}
}

测试:

public static void Main(string[] args)
{
	//采购商要一台iPad和一台Tab
	Factory factory = new Factory_Pad();
	Apple apple = factory.createAppleProduct();
	apple.AppleStyle();
	Sumsung sumsung = factory.createSumsungProduct();
	sumsung.SumsungStyle();
	//采购商又要一台iPhone和一台Note2
	factory = new Factory_Phone();
	apple = factory.createAppleProduct();
	apple.AppleStyle();
	sumsung = factory.createSumsungProduct();
	sumsung.SumsungStyle();
	Console.ReadKey();
}