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Do it while we can do

设计模式-工厂模式

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本文主要介绍设计模式中的三种工厂模式（简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式）

1. 简单工厂模式

1.1 具体需求

一个披萨项目：要便于披萨种类的扩展，要便于维护。

1）披萨的种类很多（比如GreekPizz、CheesePizz等）

2）披萨的制作有prepare、bake、cut、box……

3）完成披萨店的订购功能

1.2 传统实现方法

1）思路分析（类图）

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编写OrderPizza.java去订购需要的各种pizza

2）代码演示

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public class OrderPizza {
  //构造器
	public OrderPizza() {
		Pizza pizza = null;
		String orderType; // 订购的披萨类型
		do {
			orderType = getType();
			if (orderType.equals("greek")) {
				pizza = new GreekPizza();
				pizza.setName(" 希腊披萨 ");
			} else if (orderType.equals("cheese")) {
				pizza = new CheesePizza();
				pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
			} else if (orderType.equals("pepper")) {
				pizza = new PepperPizza();
				pizza.setName(" 胡椒披萨 ");
			} else {
				break;
			}
			//输出pizza 制作过程
			pizza.prepare();
			pizza.bake();
			pizza.cut();
			pizza.box();

		} while (true);
	}
}

3）优缺点

  1. 优点是比较好理解，简单易操作
  2. 缺点是违反了设计模式的OCP原则，即对扩展开放，对修改关闭。即当我们给类新增加功能时，尽量不修改代码，或者尽可能少的修改代码。
  3. 例如，当我们要新增加一个pizza的种类时，需要做如下修改
    • 新增一个pizza类
    • 在OrderPizza构造器中增加else……if语句

4）改进思路分析

  1. 分析：修改代码可以接受，但是如果我们在其他地方也有创建pizza的代码，就意味着，也要修改，而创建pizza的代码，往往有多处，就要在很多处修改
  2. 思路：把创建pizza对象封装到一个类中，这样我们有新的pizza种类时，只需要修改该类就可，其他有创建到pizza对象的代码就不需要修改了——>简单工厂模式

1.3 简单工厂模式方法

1.3.1 基本介绍

  1. 简单工厂模式时属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式。
  2. 简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为（代码）
  3. 在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或某批对象时，就会用到工厂模式

1.3.2 使用简单工厂模式

1）简单工厂模式的设计方案：定义一个可以实例化pizza对象的 类，封装创建对象的代码，创建的部分只需要跟工厂类产生依赖，不需要跟pizza产生依赖了

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2）代码示例

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//简单工厂类
public class SimpleFactory {

	//更加orderType 返回对应的Pizza 对象
	public Pizza createPizza(String orderType) {

		Pizza pizza = null;

		System.out.println("使用简单工厂模式");
		if (orderType.equals("greek")) {
			pizza = new GreekPizza();
			pizza.setName(" 希腊披萨 ");
		} else if (orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new CheesePizza();
			pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new PepperPizza();
			pizza.setName(" 胡椒披萨 ");
		}
		
		return pizza;
	}
	
	//简单工厂模式，也叫静态工厂模式 
	public static Pizza createPizza2(String orderType) {

		Pizza pizza = null;

		System.out.println("使用简单工厂模式2");
		if (orderType.equals("greek")) {
			pizza = new GreekPizza();
			pizza.setName(" 希腊披萨 ");
		} else if (orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new CheesePizza();
			pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new PepperPizza();
			pizza.setName(" 胡椒披萨 ");
		}
	
		return pizza;
	}

}
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public class OrderPizza {

	//定义一个简单工厂对象
	SimpleFactory simpleFactory;
	Pizza pizza = null;
	
	//构造器
	public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) {
		setFactory(simpleFactory);
	}
	
	public void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {
		String orderType = ""; //用户输入
		
		this.simpleFactory = simpleFactory; //设置简单工厂对象
		
		do {
			orderType = getType(); 
			pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderType);
			
			//输出pizza
			if(pizza != null) { //订购成功
				pizza.prepare();
				pizza.bake();
				pizza.cut();
				pizza.box();
			} else {
				System.out.println(" 订购披萨失败 ");
				break;
			}
		}while(true);
	}
	
	//写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
	private String getType() {
		try {
			BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			System.out.println("input pizza type:");
			String str = strin.readLine();
			return str;
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
			return "";
		}
	}
}
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public class OrderPizza2 {

	Pizza pizza = null;
	String orderType = "";
	// 构造器
	public OrderPizza2() {
		
		do {
			orderType = getType();
      //直接用简单工厂类调用静态方法
			pizza = SimpleFactory.createPizza2(orderType);

			// 输出pizza
			if (pizza != null) { // 订购成功
				pizza.prepare();
				pizza.bake();
				pizza.cut();
				pizza.box();
			} else {
				System.out.println(" 披萨订购失败！ ");
				break;
			}
		} while (true);
	}
}

2. 工厂方法模式

2.1 新需求

披萨项目的新需求：

客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如北京的奶酪pizza、北京的胡椒pizza或者伦敦的奶酪pizza、伦敦的胡椒pizza……

2.2 思路1：使用简单工厂模式

使用简单工厂模式，创建不同的简单工厂类，比如BJPizzaSimpleFactory、LDPizzaSimpleFactory等等。从当前这个案例来说，也是可以的，但是考虑到项目的规模，以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好。

2.3 思路2：使用工厂方法模式

工厂方法模式设计方案：将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法，在不同的口味点餐子类中具体实现。

2.3.1 基本介绍

工厂方法模式：定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象实例化推迟到子类。

2.3.2 实际使用

1）思路分析

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2）代码实现

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public abstract class OrderPizza {
	//定义一个抽象方法，createPizza , 让各个工厂子类自己实现
	abstract Pizza createPizza(String orderType);
	
	// 构造器
	public OrderPizza() {
		Pizza pizza = null;
		String orderType; // 订购披萨的类型
		do {
			orderType = getType();
			pizza = createPizza(orderType); //抽象方法，由工厂子类实现
			//输出pizza 制作过程
			pizza.prepare();
			pizza.bake();
			pizza.cut();
			pizza.box();
			
		} while (true);
	}

	//写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
	private String getType() {
		try {
			BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			System.out.println("input pizza 种类:");
			String str = strin.readLine();
			return str;
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
			return "";
		}
	}
}
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public class BJOrderPizza extends OrderPizza {	
	@Override
	Pizza createPizza(String orderType) {	
		Pizza pizza = null;
		if(orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new BJCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new BJPepperPizza();
		}
		// TODO Auto-generated method stub
		return pizza;
	}
}
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public class LDOrderPizza extends OrderPizza {
	@Override
	Pizza createPizza(String orderType) {
		Pizza pizza = null;
		if(orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new LDCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new LDPepperPizza();
		}
		// TODO Auto-generated method stub
		return pizza;
	}
}
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//使用
public class PizzaStore {
	public static void main(String[] args) {
		String loc = "bj";
		if (loc.equals("bj")) {
			//订购北京口味的Pizza
			new BJOrderPizza();
		} else {
			//订购伦敦口味的Pizza
			new LDOrderPizza();
		}
		// TODO Auto-generated method stub
	}
}

3. 抽象工厂模式

3.1 基本介绍

1）抽象工厂模式：定义了一个interface用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类

2）抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合

3）从设计层面看，抽象工厂模式就是简单工厂模式的改进（或称为进一步的抽象）

4）将工厂抽象成两层，AbsFactory（抽象工厂）和具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇，更利于代码的维护和扩展。

3.2 应用实例

1）类图

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2）代码示例

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//一个抽象工厂模式的抽象层（接口）
public interface AbsFactory {
	//让下面的工厂子类来 具体实现
	public Pizza createPizza(String orderType);
}
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//工厂子类
public class BJFactory implements AbsFactory {
	@Override
	public Pizza createPizza(String orderType) {
		System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
		// TODO Auto-generated method stub
		Pizza pizza = null;
		if(orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new BJCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")){
			pizza = new BJPepperPizza();
		}
		return pizza;
	}
}
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public class LDFactory implements AbsFactory {
	@Override
	public Pizza createPizza(String orderType) {
		System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
		Pizza pizza = null;
		if (orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new LDCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new LDPepperPizza();
		}
		return pizza;
	}
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public class OrderPizza {

	AbsFactory factory;

	// 构造器
	public OrderPizza(AbsFactory factory) {
		setFactory(factory);
	}

	private void setFactory(AbsFactory factory) {
		Pizza pizza = null;
		String orderType = ""; // 用户输入
		this.factory = factory;
		do {
			orderType = getType();
			// factory 可能是北京的工厂子类，也可能是伦敦的工厂子类
			pizza = factory.createPizza(orderType);
			if (pizza != null) { // 订购成功
				pizza.prepare();
				pizza.bake();
				pizza.cut();
				pizza.box();
			} else {
				System.out.println("订购失败");
				break;
			}
		} while (true);
	}

	//写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
	private String getType() {
		try {
			BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			System.out.println("input pizza 种类:");
			String str = strin.readLine();
			return str;
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
			return "";
		}
	}
}
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//使用
public class PizzaStore {
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		//new OrderPizza(new BJFactory());
		new OrderPizza(new LDFactory());
	}
}

4. 工厂模式在JDK-Calendar应用的源码分析

1）JDK中的Calendar类中，就使用了简单工厂模式

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Calendar cal = Calendar.getInstance();

Debug可以看到具体创建流程

5. 工厂模式小结

1）工厂模式的意义 将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目（如Pizza）的依赖关系的解耦，从而提高项目的扩展和维护性。

2） 三种工厂模式（简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式）

3） 设计模式的依赖抽象原则

  • 创建对象实例时，不要直接 new 类，而是把这个new 类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的引用。
  • 不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现 interface(接口）
  • 不要覆盖基类中已经实现的方法