工厂方法模式(延迟到子类来选择实现)

目录

1、工厂方法模式理念介绍 2、它与简单方法模式的区别 3、推荐使用工厂方法的场景 4、在Android 源码中的应用

需要查看其它设计模式描述可以查看我的文章《设计模式开篇》


工厂方法模式理念介绍

工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象和推广。由于使用了面向对象的多态性,工厂方法模式保持了简单工厂模式的优点,而且克服了它的缺点。

在工厂方法模式中,核心的工厂类不再负责所有产品的创建,而是将具体创建工作交给子类去做。这个核心类仅仅负责给出具体工厂必须实现的接口,而不负责哪一个产品类被实例化这种细节,这使得工厂方法模式可以允许系统在不修改工厂角色的情况下引进新产品。

工厂方法模式包含如下角色:

  • Product:抽象产品
  • ConcreteProduct:具体产品
  • Factory:抽象工厂
  • ConcreteFactory:具体工厂

工厂方法模式


举例——初始化曲库的场景

开篇在状态模式命令模式中都提到了歌曲,Alice看完说明书之后发现机器人Samu是可以设置默认的曲库的,又一大发现。

Alice喜欢听三种类型的音乐,分别是流行音乐蓝调爵士,现在AliceSamu设置了默认曲库,我们来探讨下“如何为机器人设置默认曲库”

首先创建了机器人Samu,并调用机器人提供的初始化曲库的方法。

public class Client {

    public static void main(String args[]) {
        Machine machine = new Machine("Samu");
        machine.initMusicDatabase();
    }
}

// 如何初始化曲库
public class Machine {

    public void initMusicDatabase() {
        MusicDatabase.getDatabase().initDatabase();
    }
}

// 曲库类的实现
public class MusicDatabase {

    private static MusicDatabase database = new MusicDatabase();
    private List<Music> musics = new ArrayList<>();

    private MusicDatabase() {
    }

    public static MusicDatabase getDatabase() {
        return database;
    }

    private List<IMusicFactory> initFactory() {
        List<IMusicFactory> list = new ArrayList<>();
        list.add(new JazzMusicFactory());
        list.add(new BluesMusicFactory());
        list.add(new PopularMusicFactory());
        return list;
    }

    public void initDatabase() {

        List<IMusicFactory> factories = initFactory();
        for (IMusicFactory factory : factories) {
            List<Music> musics = factory.createDefaultMusicDatabase();
            System.out.printf("添加歌曲库:%s:%d首%n", factory.getClass().getSimpleName(), musics.size());
            this.musics.addAll(musics);
        }

    }
}
// 工厂接口
public interface IMusicFactory {

    List<Music> createDefaultMusicDatabase();
}
// 工厂方法接口
public abstract class AbsMethodFactory implements IMusicFactory {
    @Override
    public final List<Music> createDefaultMusicDatabase() {
        List<Music> musics = createDatabase();
        print(musics);
        return musics;
    }

    private void print(List<Music> musics) {
        for (Music music : musics) {
            System.out.printf("%s :创建了歌曲:%s%n", getClass().getSimpleName(), music.name);
        }
    }

    protected abstract List<Music> createDatabase();
}
// 爵士工厂的实现
public class JazzMusicFactory extends AbsMethodFactory {

    @Override
    protected List<Music> createDatabase() {
        List<Music> musics = new ArrayList<>();
        musics.add(new Music("all the way"));
        musics.add(new Music("last waltz"));
        musics.add(new Music("can't take my eyes off you"));
        musics.add(new Music("over the rainbow"));
        musics.add(new Music("moon river"));
        musics.add(new Music("when i fall in love"));
        musics.add(new Music("smoke gets in your eyes "));
        musics.add(new Music("fly my to the moon"));
        musics.add(new Music("The look of love"));
        musics.add(new Music("Tennessee waltz"));
        return musics;
    }
}

工厂方法模式的本质:延迟到子类来选择实现。

标准的工厂方法模式


推荐使用工厂方法的场景

在第一节的时候有讲到它延展了简单工厂的有点,并客户了简单工厂的缺点。那么什么样的场景推荐使用工厂方法模式呢?

1、客户端无需关心产品创建的细节。 2、工厂与产品之间存在一定的联系,即需要在工厂实例时才能确定产品实例。


在源码中的应用

1、Java中的类集框架

我们在开发中会用到很多数据结构,比如ArrayList,HashMap等。我们先来看下Java中Collection部分的类集框架的简要UML图。

Collection部分的类集框架的简要UML图

我们知道Iterator是迭代器,用来遍历一个集合中的元素。而不同的数据结构遍历的方式是不一样的,所以迭代器的实现也是不同的。使用工厂方法模式将迭代器的具体类型延迟到具体容器类中,比较灵活、容易扩展。

这里你可能会比较疑惑,这类不过是继承结构,哪里跟工厂方法模式扯上关系了?没关系,我们接下去将分析解答这个疑惑。

// 这是产品接口,用于创建迭代器的产品对象
public interface Iterable<T> {
    Iterator<T> iterator();
}

而正如 UML 类图,Collection继承自Iterable 接口,Collection具备创建产品的职责。因此可以将 Collection视作工厂对象。

我们从Collection的子类中找到我们最熟悉的ArrayList的代码,做进一步分析。

    public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }

角色

产品接口

Iterator<E>

工厂接口

Collection,因为它实现了Iterator<E>接口使其具备创建产品的能力

产品实例

java.util.ListIterator

工厂实例

ArrayList

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