java设计模式之工厂模式

作者:zailushang1996 来源:cnblogs.com/zailushang1996

一、简单工厂模式

一个栗子: 我喜欢吃面条,抽象一个面条基类,(接口也可以),这是产品的抽象类。

public abstract class INoodles {
    /**
     * 描述每种面条啥样的
     */
    public abstract void desc();
}

先来一份兰州拉面(具体的产品类):

public class LzNoodles extends INoodles {
    @Override
    public void desc() {
        System.out.println("兰州拉面 上海的好贵 家里才5 6块钱一碗");
    }
}

程序员加班必备也要吃泡面(具体的产品类):

public class PaoNoodles extends INoodles {
    @Override
    public void desc() {
        System.out.println("泡面好吃 可不要贪杯");
    }
}

还有我最爱吃的家乡的干扣面(具体的产品类):

public class GankouNoodles extends INoodles {
    @Override
    public void desc() {
        System.out.println("还是家里的干扣面好吃 6块一碗");
    }
}

准备工作做完了,我们来到一家“简单面馆”(简单工厂类),菜单如下:

public class SimpleNoodlesFactory {
    public static final int TYPE_LZ = 1;//兰州拉面
    public static final int TYPE_PM = 2;//泡面
    public static final int TYPE_GK = 3;//干扣面
    public static INoodles createNoodles(int type) {
        switch (type) {
            case TYPE_LZ:
                return new LzNoodles();
            case TYPE_PM:
                return new PaoNoodles();
            case TYPE_GK:
            default:
                return new GankouNoodles();
        }
    }
}

简单面馆就提供三种面条(产品),你说你要啥,他就给你啥。这里我点了一份干扣面:

/**
 * 简单工厂模式
 */
 INoodles noodles = SimpleNoodlesFactory.createNoodles(SimpleNoodlesFactory.TYPE_GK);
 noodles.desc();

输出:

还是家里的干扣面好吃 6块一碗

特点 1 它是一个具体的类,非接口 抽象类。有一个重要的create()方法,利用if或者 switch创建产品并返回。 2 create()方法通常是静态的,所以也称之为静态工厂。

缺点 1 扩展性差(我想增加一种面条,除了新增一个面条产品类,还需要修改工厂类方法) 2 不同的产品需要不同额外参数的时候 不支持。

二、工厂方法模式

1.模式描述

提供一个用于创建对象的接口(工厂接口),让其实现类(工厂实现类)决定实例化哪一个类(产品类),并且由该实现类创建对应类的实例。

2.模式作用

可以一定程度上解耦,消费者和产品实现类隔离开,只依赖产品接口(抽象产品),产品实现类如何改动与消费者完全无关。

可以一定程度增加扩展性,若增加一个产品实现,只需要实现产品接口,修改工厂创建产品的方法,消费者可以无感知(若消费者不关心具体产品是什么的情况)。 可以一定程度增加代码的封装性、可读性。清楚的代码结构,对于消费者来说很少的代码量就可以完成很多工作。 等等。//TODO 另外,抽象工厂才是实际意义的工厂模式,工厂方法只是抽象工厂的一个比较常见的情况。

3.适用场景

消费者不关心它所要创建对象的类(产品类)的时候。

消费者知道它所要创建对象的类(产品类),但不关心如何创建的时候。

例如:hibernate里通过sessionFactory创建session、通过代理方式生成ws客户端时,通过工厂构建报文中格式化数据的对象。

4.模式要素

提供一个产品类的接口。产品类均要实现这个接口(也可以是abstract类,即抽象产品)。 提供一个工厂类的接口。工厂类均要实现这个接口(即抽象工厂)。 由工厂实现类创建产品类的实例。工厂实现类应有一个方法,用来实例化产品类。

5.类图

6.模式实例代码

工厂:

package com.demoFound.factoryMethod.factory;  
import com.demoFound.factoryMethod.message.IMyMessage;  
/** 
 * 工厂方法模式_工厂接口 
 *  
 * @author popkidorc 
 *  
 */  
public interface IMyMessageFactory {  
    public IMyMessage createMessage(String messageType);  
}

package com.demoFound.factoryMethod.factory;  
import java.util.HashMap;  
import java.util.Map;  
import com.demoFound.factoryMethod.message.IMyMessage;  
import com.demoFound.factoryMethod.message.MyMessageEmail;  
import com.demoFound.factoryMethod.message.MyMessageOaTodo;  
import com.demoFound.factoryMethod.message.MyMessageSms;  
/** 
 * 工厂方法模式_工厂实现 
 *  
 * @author popkidorc 
 *  
 */  
public class MyMessageFactory implements IMyMessageFactory {  
    @Override  
    public IMyMessage createMessage(String messageType) {  
        // 这里的方式是:消费者知道自己想要什么产品;若生产何种产品完全由工厂决定,则这里不应该传入控制生产的参数。  
        IMyMessage myMessage;  
        Map<String, Object> messageParam = new HashMap<String, Object>();  
        // 根据某些条件去选择究竟创建哪一个具体的实现对象,条件可以传入的,也可以从其它途径获取。  
        // sms  
        if ("SMS".equals(messageType)) {  
            myMessage = new MyMessageSms();  
            messageParam.put("PHONENUM", "123456789");  
        } else  
        // OA待办  
        if ("OA".equals(messageType)) {  
            myMessage = new MyMessageOaTodo();  
            messageParam.put("OAUSERNAME", "testUser");  
        } else  
        // email  
        if ("EMAIL".equals(messageType)) {  
            myMessage = new MyMessageEmail();  
            messageParam.put("EMAIL", "test@test.com");  
        } else  
        // 默认生产email这个产品  
        {  
            myMessage = new MyMessageEmail();  
            messageParam.put("EMAIL", "test@test.com");  
        }  
        myMessage.setMessageParam(messageParam);  
        return myMessage;  
    }  
}

产品:

package com.demoFound.factoryMethod.message;  
import java.util.Map;  
/** 
 * 工厂方法模式_产品接口 
 *  
 * @author popkidorc 
 *  
 */  
public interface IMyMessage {  
    public Map<String, Object> getMessageParam();  
    public void setMessageParam(Map<String, Object> messageParam);  
    public void sendMesage() throws Exception;// 发送通知/消息  
}

package com.demoFound.factoryMethod.message;  
import java.util.Map;  
/** 
 * 工厂方法模式_虚拟产品类 
 *  
 * @author popkidorc 
 *  
 */  
public abstract class MyAbstractMessage implements IMyMessage {  
    private Map<String, Object> messageParam;// 这里可以理解为生产产品所需要的原材料库。最好是个自定义的对象,这里为了不引起误解使用Map。  
    @Override  
    public Map<String, Object> getMessageParam() {  
        return messageParam;  
    }  
    @Override  
    public void setMessageParam(Map<String, Object> messageParam) {  
        this.messageParam = messageParam;  
    }  
}

package com.demoFound.factoryMethod.message;  
/** 
 * 工厂方法模式_email产品 
 *  
 * @author popkidorc 
 *  
 */  
public class MyMessageEmail extends MyAbstractMessage {  
    @Override  
    public void sendMesage() throws Exception {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        if (null == getMessageParam() || null == getMessageParam().get("EMAIL")  
                || "".equals(getMessageParam().get("EMAIL"))) {  
            throw new Exception("发送短信,需要传入EMAIL参数");// 为了简单起见异常也不自定义了  
        }// 另外邮件内容,以及其他各种协议参数等等都要处理  
        System.out.println("我是邮件,发送通知给" + getMessageParam().get("EMAIL"));  
    }  
}

package com.demoFound.factoryMethod.message;  
/** 
 * 工厂方法模式_oa待办产品 
 *  
 * @author popkidorc 
 *  
 */  
public class MyMessageOaTodo extends MyAbstractMessage {  
    @Override  
    public void sendMesage() throws Exception {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        if (null == getMessageParam()  
                || null == getMessageParam().get("OAUSERNAME")  
                || "".equals(getMessageParam().get("OAUSERNAME"))) {  
            throw new Exception("发送OA待办,需要传入OAUSERNAME参数");// 为了简单起见异常也不自定义了  
        }// 这里的参数需求就比较多了不一一处理了  
        System.out  
                .println("我是OA待办,发送通知给" + getMessageParam().get("OAUSERNAME"));  
    }  
}

package com.demoFound.factoryMethod.message;  
/** 
 * 工厂方法模式_sms产品 
 *  
 * @author popkidorc 
 *  
 */  
public class MyMessageSms extends MyAbstractMessage {  
    @Override  
    public void sendMesage() throws Exception {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        if (null == getMessageParam()  
                || null == getMessageParam().get("PHONENUM")  
                || "".equals(getMessageParam().get("PHONENUM"))) {  
            throw new Exception("发送短信,需要传入PHONENUM参数");// 为了简单起见异常也不自定义了  
        }// 另外短信信息,以及其他各种协议参数等等都要处理  
        System.out.println("我是短信,发送通知给" + getMessageParam().get("PHONENUM"));  
    }  
}

消费者:

package com.demoFound.factoryMethod;  
import com.demoFound.factoryMethod.factory.IMyMessageFactory;  
import com.demoFound.factoryMethod.factory.MyMessageFactory;  
import com.demoFound.factoryMethod.message.IMyMessage;  
/** 
 * 工厂方法模式_消费者类 
 *  
 * @author popkidorc 
 *  
 */  
public class MyFactoryMethodMain {  
    public static void main(String[] args) {  
        IMyMessageFactory myMessageFactory = new MyMessageFactory();  
        IMyMessage myMessage;  
        // 对于这个消费者来说,不用知道如何生产message这个产品,耦合度降低  
        try {  
            // 先来一个短信通知  
            myMessage = myMessageFactory.createMessage("SMS");  
            myMessage.sendMesage();  
            // 来一个oa待办  
            myMessage = myMessageFactory.createMessage("OA");  
            myMessage.sendMesage();  
            // 来一个邮件通知  
            myMessage = myMessageFactory.createMessage("EMAIL");  
            myMessage.sendMesage();  
        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  
}

三、抽象工厂模式

定义:为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口,而且无需指定他们的具体类。

类型:创建类模式

类图:

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。

在抽象工厂模式中,有一个产品族的概念: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。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。我们依然拿生产汽车的例子来说明他们之间的区别。

在上面的类图中,两厢车和三厢车称为两个不同的等级结构;而2.0排量车和2.4排量车则称为两个不同的产品族。再具体一点,2.0排量两厢车和2.4排量两厢车属于同一个等级结构,2.0排量三厢车和2.4排量三厢车属于另一个等级结构;而2.0排量两厢车和2.0排量三厢车属于同一个产品族,2.4排量两厢车和2.4排量三厢车属于另一个产品族。

明白了等级结构和产品族的概念,就理解工厂方法模式和抽象工厂模式的区别了,如果工厂的产品全部属于同一个等级结构,则属于工厂方法模式;如果工厂的产品来自多个等级结构,则属于抽象工厂模式。在本例中,如果一个工厂模式提供2.0排量两厢车和2.4排量两厢车,那么他属于工厂方法模式;如果一个工厂模式是提供2.4排量两厢车和2.4排量三厢车两个产品,那么这个工厂模式就是抽象工厂模式,因为他提供的产品是分属两个不同的等级结构。当然,如果一个工厂提供全部四种车型的产品,因为产品分属两个等级结构,他当然也属于抽象工厂模式了。

抽象工厂模式代码

interface IProduct1 {  
    public void show();  
}  
interface IProduct2 {  
    public void show();  
}  
class Product1 implements IProduct1 {  
    public void show() {  
        System.out.println("这是1型产品");  
    }  
}  
class Product2 implements IProduct2 {  
    public void show() {  
        System.out.println("这是2型产品");  
    }  
}  
interface IFactory {  
    public IProduct1 createProduct1();  
    public IProduct2 createProduct2();  
}  
class Factory implements IFactory{  
    public IProduct1 createProduct1() {  
        return new Product1();  
    }  
    public IProduct2 createProduct2() {  
        return new Product2();  
    }  
}  
public class Client {  
    public static void main(String[] args){  
        IFactory factory = new Factory();  
        factory.createProduct1().show();  
        factory.createProduct2().show();  
    }  
}

抽象工厂模式的优点

抽象工厂模式除了具有工厂方法模式的优点外,最主要的优点就是可以在类的内部对产品族进行约束。所谓的产品族,一般或多或少的都存在一定的关联,抽象工厂模式就可以在类内部对产品族的关联关系进行定义和描述,而不必专门引入一个新的类来进行管理。

抽象工厂模式的缺点

产品族的扩展将是一件十分费力的事情,假如产品族中需要增加一个新的产品,则几乎所有的工厂类都需要进行修改。所以使用抽象工厂模式时,对产品等级结构的划分是非常重要的。

适用场景

当需要创建的对象是一系列相互关联或相互依赖的产品族时,便可以使用抽象工厂模式。说的更明白一点,就是一个继承体系中,如果存在着多个等级结构(即存在着多个抽象类),并且分属各个等级结构中的实现类之间存在着一定的关联或者约束,就可以使用抽象工厂模式。假如各个等级结构中的实现类之间不存在关联或约束,则使用多个独立的工厂来对产品进行创建,则更合适一点。

总结

无论是简单工厂模式,工厂方法模式,还是抽象工厂模式,他们都属于工厂模式,在形式和特点上也是极为相似的,他们的最终目的都是为了解耦。在使用时,我们不必去在意这个模式到底工厂方法模式还是抽象工厂模式,因为他们之间的演变常常是令人琢磨不透的。经常你会发现,明明使用的工厂方法模式,当新需求来临,稍加修改,加入了一个新方法后,由于类中的产品构成了不同等级结构中的产品族,它就变成抽象工厂模式了;而对于抽象工厂模式,当减少一个方法使的提供的产品不再构成产品族之后,它就演变成了工厂方法模式。

所以,在使用工厂模式时,只需要关心降低耦合度的目的是否达到了。

另外,最近新建了一个微信交流学习群,想要进入的小伙伴可以在后台加一下。

原文发布于微信公众号 - java技术学习之道(javajsxxzd)

原文发表时间:2018-06-12

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