工厂模式
实现了创建者和调用者的分离
1 详细分类:
简单工厂模式 ; 工厂方法模式; 抽象工厂模式;
2 面向对象设计的基本原则
OCP(开闭原则,Open-Closed Principle):一个软件的实体应当对扩展开 放,对修改关闭。
DIP(依赖倒转原则,Dependence Inversion Principle):要针对接口编程, 不要针对实现编程。
LoD(迪米特法则,Law of Demeter):只与你直接的朋友通信,而避免和 陌生人通信。
3 核心本质:
– 实例化对象,用工厂方法代替new操作。
– 将选择实现类、创建对象统一管理和控制。从而将调用者跟我们的实 现类解耦。
4 三类对比:
– 简单工厂模式
• 用来生产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)违背开闭原则。
– 工厂方法模式
• 用来生产同一等级结构中的固定产品。(支持增加任意产品)
– 抽象工厂模式
• 用来生产不同产品族的全部产品。(对于增加新的产品,无能为力;支持 增加产品族)
5 代码实现
1)不使用简单工厂的情况
package com.bjsxt.factory.nofactory;
public interface Car {
void run();
}
package com.bjsxt.factory.nofactory;
public class Audi implements Car {
@Override
public void run() {
System.out.println("奥迪在跑!");
}
}
package com.bjsxt.factory.nofactory;
public class Byd implements Car {
@Override
public void run() {
System.out.println("比亚迪在跑!");
}
}
用户:
package com.bjsxt.factory.nofactory;
public class Client {// 调用方:创建奥迪、比亚迪汽车
public static void main(String[] args) {
Car audi = new Audi();
Car byd = new Byd();
audi.run();
byd.run();
}
}
uml图:
运行结果:
总结:使用者要自己造汽车!
2)简单工厂模式
要点:
– 简单工厂模式也叫静态工厂模式,就是工厂类一般是使用静态方法, 通过接收的参数的不同来返回不同的对象实例。
– 对于增加新产品无能为力!不修改代码的话,是无法扩展的。
package com.bjsxt.factory.simplefactory;
public interface Car {
void run();
}
package com.bjsxt.factory.simplefactory;
public class Byd implements Car {
@Override
public void run() {
System.out.println("比亚迪在跑!");
}
}
package com.bjsxt.factory.simplefactory;
public class Audi implements Car {
@Override
public void run() {
System.out.println("奥迪在跑!");
}
}
汽车工厂:静态方法,根据传入的参数创造汽车!
package com.bjsxt.factory.simplefactory;
public class CarFactory {// 汽车工厂根据传参类型创建不同种类的汽车
public static Car createCar(String type){
if("比亚迪".equals(type)){
return new Byd();
}else if("奥迪".equals(type)){
return new Audi();
}else{// 如果有新汽车,需要被用到,那么需要修改代码,在这里增加,违背了开闭原则
return null;
}
}
}
汽车工厂第二种写法:根据调用方法不同创建不同品牌汽车!
package com.bjsxt.factory.simplefactory;
public class CarFactory2 {
public static Car createAudi(){
return new Audi();
}
public static Car createByd(){
return new Byd();
}
// 根据方法名字创建不同汽车返回给用户
}
调用者:不再创建具体品牌汽车!找汽车工厂使用静态方法直接获取!!
package com.bjsxt.factory.simplefactory;
public class Client {// 调用者调用汽车工厂,不再创建具体车!汽车工厂创建车!
public static void main(String[] args) {
/*Car audi = CarFactory.createCar("奥迪");
Car byd = CarFactory.createCar("比亚迪");
audi.run();
byd.run();*/
Car audi = CarFactory2.createAudi();
Car byd = CarFactory2.createByd();
audi.run();
byd.run();
}
}
uml图:
运行结果:
3)工厂方法模式
要点:
– 为了避免简单工厂模式的缺点,不完全满足OCP。
– 工厂方法模式和简单工厂模式最大的不同在于,简单工厂模式只有一个(对于一个项目 或者一个独立模块而言)工厂类,而工厂方法模式有一组实现了相同接口的工厂类。
package com.bjsxt.factory.factorymethod;
public interface Car {
void run();
}
package com.bjsxt.factory.factorymethod;
public class Audi implements Car {
@Override
public void run() {
System.out.println("奥迪在跑!");
}
}
package com.bjsxt.factory.factorymethod;
public class Benz implements Car {
@Override
public void run() {
System.out.println("奔驰再跑!");
}
}
package com.bjsxt.factory.factorymethod;
public class Byd implements Car {
@Override
public void run() {
System.out.println("比亚迪在跑!");
}
}
有一堆汽车工厂生产不同品牌汽车!与简单工厂模式最大不同!
package com.bjsxt.factory.factorymethod;
public interface CarFactory {// 汽车工厂
Car create();
}
package com.bjsxt.factory.factorymethod;
public class BydFactory implements CarFactory {// 比亚迪汽车工厂 专门制造比亚迪汽车
@Override
public Car create() {
return new Byd();
}
}
package com.bjsxt.factory.factorymethod;
public class AudiFactory implements CarFactory {// Audi汽车工厂,专门制造Audi汽车
@Override
public Car create() {
return new Audi();
}
}
调用者:
package com.bjsxt.factory.factorymethod;
public class Client {
public static void main(String[] args) {// 调用者 创建奥迪工厂,比亚迪工厂 知道汽车
Car audi = new AudiFactory().create();
Car byd = new BydFactory().create();
Car benz = new BenzFactory().create();
audi.run();
byd.run();
benz.run();
}
}
uml图:
运行结果:
简单工厂模式和工厂方法模式PK:
– 结构复杂度
从这个角度比较,显然简单工厂模式要占优。简单工厂模式只需一个工厂类,而工厂方法模式的工厂类随着产品类个 数增加而增加,这无疑会使类的个数越来越多,从而增加了结构的复杂程度。
– 代码复杂度
代码复杂度和结构复杂度是一对矛盾,既然简单工厂模式在结构方面相对简洁,那么它在代码方面肯定是比工厂方法 模式复杂的了。简单工厂模式的工厂类随着产品类的增加需要增加很多方法(或代码),而工厂方法模式每个具体工 厂类只完成单一任务,代码简洁。
– 客户端编程难度
工厂方法模式虽然在工厂类结构中引入了接口从而满足了OCP,但是在客户端编码中需要对工厂类进行实例化。而简 单工厂模式的工厂类是个静态类,在客户端无需实例化,这无疑是个吸引人的优点。
– 管理上的难度
这是个关键的问题。 我们先谈扩展。众所周知,工厂方法模式完全满足OCP,即它有非常良好的扩展性。那是否就说明了简单工厂模式就 没有扩展性呢?答案是否定的。简单工厂模式同样具备良好的扩展性——扩展的时候仅需要修改少量的代码(修改工 厂类的代码)就可以满足扩展性的要求了。尽管这没有完全满足OCP,但我们不需要太拘泥于设计理论,要知道, sun提供的java官方工具包中也有想到多没有满足OCP的例子啊。 然后我们从维护性的角度分析下。假如某个具体产品类需要进行一定的修改,很可能需要修改对应的工厂类。当同时 需要修改多个产品类的时候,对工厂类的修改会变得相当麻烦(对号入座已经是个问题了)。反而简单工厂没有这些 麻烦,当多个产品类需要修改是,简单工厂模式仍然仅仅需要修改唯一的工厂类(无论怎样都能改到满足要求吧?大 不了把这个类重写)。
根据设计理论建议:工厂方法模式。但实际上,我们一般都用简单工厂模式。
4)抽象工厂设计模式
要点:
– 用来生产不同产品族的全部产品。(对于增加新的产品,无能为力; 支持增加产品族)
– 在有多个业务品种、业务 分类时,通过抽象工厂模式产生需要的对象是一种非常好的解决方式。
package com.bjsxt.factory.abstractfactory;
public interface Engine {// 产品:发动机!
void run();
void start();
}
class LuxueryEngine implements Engine{// 高端发动机
@Override
public void run() {
System.out.println("跑得快");
}
@Override
public void start() {
System.out.println("启动快,可以自动启停");
}
}
class LowEngine implements Engine{// 低端发动机
@Override
public void run() {
System.out.println("跑得慢");
}
@Override
public void start() {
System.out.println("启动慢");
}
}
package com.bjsxt.factory.abstractfactory;
public interface Seat {
void massage();
}
class LuxuerySeat implements Seat{
@Override
public void massage() {
System.out.println("可以按摩");
}
}
class LowSeat implements Seat{
@Override
public void massage() {
System.out.println("不能按摩");
}
}
package com.bjsxt.factory.abstractfactory;
public interface Tyre {
void revolve();
}
class LuxueryTyre implements Tyre{
@Override
public void revolve() {
System.out.println("转动磨损小!");
}
}
class LowTyre implements Tyre{
@Override
public void revolve() {
System.out.println("转动磨损大!");
}
}
汽车工厂接口:不再是创建汽车!而是创建发动机!创建座椅!创建轮胎!!是一系列产品!不是一个产品!
package com.bjsxt.factory.abstractfactory;
public interface CarFactory {//汽车工厂不再是创建某种品牌的汽车!而是创建轮胎、发动机、座椅产品,有高端的有低端的!
Engine createEngine();
Tyre createTyre();
Seat createSeat();
}
package com.bjsxt.factory.abstractfactory;
public class LowCarFactory implements CarFactory {//低端汽车工厂创建低端发动机、低端轮胎、低端座椅!
@Override
public Engine createEngine() {
return new LowEngine();
}
@Override
public Tyre createTyre() {
return new LowTyre();
}
@Override
public Seat createSeat() {
return new LowSeat();
}
}
package com.bjsxt.factory.abstractfactory;
public class LuxueryCarFactory implements CarFactory {//高端汽车工厂创建高端发动机、高端轮胎、高端座椅!
@Override
public Engine createEngine() {
return new LuxueryEngine();
}
@Override
public Tyre createTyre() {
return new LuxueryTyre();
}
@Override
public Seat createSeat() {
return new LuxuerySeat();
}
}
产品族也可以是中端汽车:拥有高端座椅!搭配低端发动机!低端轮胎!
package com.bjsxt.factory.abstractfactory;
public class MediumCarFactory implements CarFactory {
@Override
public Engine createEngine() {
return new LowEngine();
}
@Override
public Tyre createTyre() {
return new LowTyre();
}
@Override
public Seat createSeat() {
return new LuxuerySeat();
}
}
调用者:
package com.bjsxt.factory.abstractfactory;
public class Client {
public static void main(String[] args) {// 用户创建高端汽车工厂。从高端汽车工厂获取高端引擎。
CarFactory carFactory = new LuxueryCarFactory();
Engine engine = carFactory.createEngine();
engine.run();
engine.start();
}
}
uml图:
依次分析 A:Tyre轮胎,revolve()转动。高端转动不磨损,低端轮胎转动磨损大。
高端轮胎实现类LuxureyTyre, revolve()转动不磨损.
低端轮胎实现类LowTyre, revolve()转动磨损大.
产品族包含:轮胎(高低端轮胎)、发动机(高低端发动机)、座椅(高低端座椅),另外两个与轮胎结构相同!
B:CarFactory汽车工厂,creatEngine()制造产品发动机!createTyre()制造产品轮胎!createSeat()制造产品座椅!跟前两种不同,这个汽车工厂定义的需求是制造三个产品!不是某种品牌的汽车!所以功能实现是三个方法对应制造三类产品!所以用到了Tyre,Seat,Engine接口(有原图虚线表示)!
C: LuxueryCarFactory高端汽车工厂实现类,实现了CarFactory所以天然地就用到了Tyre,Seat,Engine接口(有原图虚线表示)!高端汽车工厂生产高端轮胎、发动机、座椅(有自己绘制红线表示!要点:在这个高端汽车工厂中创建高端产品对象!)
低端汽车工厂实现类与高端结构相同!分析步骤一致!
D:对于调用者要创建高端汽车工厂!高端汽车工厂创建出一族产品提供给使用者!使用者不必关系以上所有细节!对他而言就是一个黑框(图有黑矩形表示)!
6.总结
工厂模式要点:
– 简单工厂模式**(静态工厂模式**)
• 虽然某种程度不符合设计原则,但实际使用最多。
– 工厂方法模式
• 不修改已有类的前提下,通过增加新的工厂类实现扩展。
– 抽象工厂模式
• 不可以增加产品,可以增加产品族!
• 应用场景
– JDK中Calendar的getInstance方法
– JDBC中Connection对象的获取
– Hibernate中SessionFactory创建Session
– spring中IOC容器创建管理bean对象
– XML解析时的DocumentBuilderFactory创建解析器对象
– 反射中Class对象的newInstance()
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设计模式——2.工厂模式
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