设计模式之工厂模式

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简单工厂模式

一、简单工厂模式简介

1.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。

2.使用动机

考虑一个简单的软件应用场景:一个软件系统可以提供多个外观不同的按钮(如圆形按钮、矩形按钮、菱形按钮等), 这些按钮都源自同一个基类,不过在继承基类后不同的子类修改了部分属性从而使得它们可以呈现不同的外观。

如果我们希望在使用这些按钮时,不需要知道这些具体按钮类的名字,只需要知道表示该按钮类的一个参数,并提供一个调用方便的方法,把该参数传入方法即可返回一个相应的按钮对象,此时,就可以使用简单工厂模式。

二、简单工厂模式结构

1.模式结构

图片.png 简单工厂模式包含如下角色:

●Factory:工厂角色
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
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
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。

2.时序图

图片.png

①先调用工厂类中的静态方法createProduct()

②根据传入产品类型参数,获得具体的产品对象

③返回产品对象并使用

三、简单工厂的使用实例

以登录功能来说,假如应用系统需要支持多种登录方式如:口令认证、域认证(口令认证通常是去数据库中验证用户,而域认证则是需要到微软的域中验证用户)。那么自然的做法就是建立一个各种登录方式都适用的接口,如下图所示:

图片.png

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。而如果碰到不合法的要求,会返回一个Runtime异常。

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");
        }
    }
}

测试调用

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
             */
        }
    }
}

假如不使用简单工厂模式则验证登录Servlet代码如下:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub

        String loginType = "password";
        String name = "name";
        String password = "password";
        //处理口令认证
        if(loginType.equals("password")){
            PasswordLogin passwordLogin = new PasswordLogin();
            boolean bool = passwordLogin.verify(name, password);
            if (bool) {
                /**
                 * 业务逻辑
                 */
            } else {
                /**
                 * 业务逻辑
                 */
            }
        }
        //处理域认证
        else if(loginType.equals("passcode")){
            DomainLogin domainLogin = new DomainLogin();
            boolean bool = domainLogin.verify(name, password);
            if (bool) {
                /**
                 * 业务逻辑
                 */
            } else {
                /**
                 * 业务逻辑
                 */
            }    
        }else{
            /**
             * 业务逻辑
             */
        }
    }
}

可以看到非常麻烦,代码重复很多,而且不利于扩展维护。

四、简单工厂模式优缺点

优点:

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)。

构造容易,逻辑简单。

缺点:

1.简单工厂模式中的if else判断非常多,完全是Hard Code,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

在以下情况下可以使用简单工厂模式:

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。

五、简单工厂模式在Java中的应用

①JDK类库中广泛使用了简单工厂模式,如工具类java.text.DateFormat,它用于格式化一个本地日期或者时间。

public final static DateFormat getDateInstance();
public final static DateFormat getDateInstance(int style);
public final static DateFormat getDateInstance(int style,Locale
locale);

②Java加密技术
获取不同加密算法的密钥生成器:

KeyGenerator keyGen=KeyGenerator.getInstance("DESede");

创建密码器:

Cipher cp=Cipher.getInstance("DESede");

抽象工厂模式

一、抽象工厂模式简介

1.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。

定义很难懂?没错,看起来是很抽象,不过这正反应了这种模式的强大。下面具体阐述下定义。

2.定义阐述

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。

为了更清晰地理解工厂方法模式,需要先引入两个概念:

产品等级结构:  产品等级结构即产品的继承结构,如一个抽象类是电视机,其子类有海尔电视机、海信电视机、TCL电视机,则抽象电视机与具体品牌的电视机之间构成了一个产品等级结构,抽象电视机是父类,而具体品牌的电视机是其子类。

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,如海尔电器工厂生产的海尔电视机、海尔电冰箱,海尔电视机位于电视机产品等级结构中,海尔电冰箱位于电冰箱产品等级结构中。

当系统所提供的工厂所需生产的具体产品并不是一个简单的对象,而是多个位于不同产品等级结构中属于不同类型的具体产品时需要使用抽象工厂模式。

抽象工厂模式是所有形式的工厂模式中最为抽象和最具一般性的一种形态

抽象工厂模式与工厂方法模式最大的区别在于,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需要面对多个产品等级结构,一个工厂等级结构可以负责多个不同产品等级结构中的产品对象的创建 。当一个工厂等级结构可以创建出分属于不同产品等级结构的一个产品族中的所有对象时,抽象工厂模式比工厂方法模式更为简单、有效率。

二、抽象工厂模式结构

1.模式结构

图片.png

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

2.时序图

图片.png

①先调用具体工厂对象中的方法createProductX()。根据具体工厂不同可以选择不同的方法,针对同一种工厂也可以选择不同的方法创建不同类型的产品对象。

②根据传入产品类型参数(也可以无参),获得具体的产品对象

③返回产品对象并使用

三、抽象工厂的使用实例

假设有一个移动终端工厂,可以制造苹果系列的移动产品和三星系列的移动产品。这个工厂下有两个子厂,一个负责制造苹果系列的Pad和三星系列的Pad,另一个负责制造苹果系列的手机和三星系列的手机。这便是一个典型的抽象工厂的实例。
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 BangziStyle();
}

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:note2

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

具体产品:tabs

public class Tabs implements Sumsung
{
    public void BangziStyle()
    {
        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();
    }
}

客户端调用

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.BangziStyle();

    //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.BangziStyle();
    Console.ReadKey();
}

抽象工厂可以通过多态,来动态设置不同的工厂,生产不同的产品,同时每个工厂中的产品又不属于同一个产品等级结构。

四、抽象工厂模式优缺点

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)。

适用环境

在以下情况下可以使用抽象工厂模式:

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。