Java设计模式之简单工厂、工厂方法和抽象工厂

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Java设计模式之简单工厂、工厂方法和抽象工厂

在前面的学习中(参见前面的博客),我们学到了很多OO原则:

  1. 封装变化

  2. 多用组合,少用继承

  3. 针对接口/超类编程,不针对实现编程

  4. 松耦合

  5. 开闭原则

让我们从一个简单的类开始,看看如何将之改造成符合OO原则的类以及工厂模式在解耦中的威力。

class FoodStore {
public Food orderFood() //通过此方法顾客从食物商店中得到食物
{
Food food=new Food();
food.prepare(); // 准备食物
food.cut(); // 将食物切好
food.box(); // 包装好
return food;
}
}

这样写还不够,食物店里又不是只有一种food,我们要让食物店提供更多!

class FoodStore {
public Food orderFood(String type) {
Food food = null;
if (type.equals("bread")) {
food = new bread();
}
else if(type.endsWith("chicken"))
{
food=new chicken();
}
food.prepare();
food.cut();
food.box();
return food;
}
}

这样我们让食物店提供了面包和鸡肉,他们分别是Food的子类,那我们要在添加一种食物(pizza)呢?这就又需要修改FoodStore的代码!这可不符合开闭原则!但是,从上面两个不同版本的类来看,可以分析出类中变化的部分:食物类型!

既然我们已经找到了变化的部分,根据封装变化的原则,就把这部分(对象的创建)独立开来。

class SimpleFactory {
public Food creatFood(String type)
{
Food food = null;
if (type.equals("bread")) {
food = new bread();
}
else if(type.endsWith("chicken"))
{
food=new chicken();
}
return food;
}
}

这样,我们就完成了今天第一个“模式”——简单工厂,在这个过程中,其实我们只做了一件事:将foodstore中创建对象的部分与其隔离开(其实工厂模式的目的就是封装对象的创建),即:封装变化

下面是封装之后的FoodStore:

class FoodStore {
SimpleFactory factory;
public FoodStore(SimpleFactory factory)
{
this.factory=factory;
}
public Food orderFood(String type) {
Food food = factory.creatFood(type);
food.prepare();
food.cut();
food.box();
return food;
}
}

由于创建对象的过程交给了工厂,所以如果再添加食物类别,只需要修改SimpleFactory类,这样FoodStore就符合了对修改关闭原则!
简单工厂已经很厉害了!但是还不足以应付所有的情况,让我们看看工厂方法和抽象工厂的表现。

问题1:假如有很多商店都向简单工厂去取对象,那么所有商店取得的面包对象和鸡肉对象都是一样的!我们想让不同商店里取得不同口味的食物!

问题2:假如一个商店想要出售两种风味的鸡肉,简单工厂并不能很好的实现。

对于这两个问题,虽然可以在简单工厂中加入多种xxxbread和xxxchicken 来解决,但是会产生很多问题!

分析:对于问题一,假设第n个商店分别需要n_bread和n_chicken,那么你需要在简单工厂里加入2*n个条件语句,但是,这2*n个语句里,其实只有2个是对其对应的商店有效的,其他的都是累赘!

对于问题二, 假如有n种食物,m种口味,那就是m*n个条件语句,对某个商店来说,有用的其实只有m1*n1个,仍然是有很多冗余代码!

细心的读者会发现,问题一可以看做问题二的子问题,并且都指向了代码的复用性!虽然简单工厂可以复用,但效率太低了!

针对问题一,我们可以将那个具有2*n个条件语句的简单工厂分成n个工厂,与商店一一对应,这样解决了效率问题(不同的商店调用不同的工厂),但是,每个工厂类其实只为对应的商店服务,也就是说,每个工厂类都不需要复用却被我们独立开来!在前文提到过,工厂模式的目的是将对象的创建进行封装,那么能不能将这种封装放在“特殊”的地方呢?当然能!工厂方法模式就是将其放到子类上!

工厂方法模式:定义了一个创建对象的接口,但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法让类把实例化推迟到子类。

方法就是将对象创建部分声明为抽象方法,交给子类去实现,如下:

abstract class Store {
public Food orderFood(String type) {
Food food = creatFood(type);
food.prepare();
food.cut();
food.box();
return food;
}
public abstract Food creatFood(String type); //抽象方法,父类并不知道具体的对象类型,这将由子类决定
}

工厂方法模式相比简单工厂更具有弹性,可以变更正在创建的产品,但是它也放弃了复用性!那怎么能够既保有弹性又能实现复用呢(这正是问题二所面临的问题)?

不用多说,这个自然就是我们的抽象工厂模式,先看看定义吧!

抽象工厂模式:提供一个接口,用于创建相关或依赖对象的家族,而不需要明确指定具体类。

如下:

interface abstract_Factory {
public Food creatBread();
public Food creatChicken();
}

做两个实现类,如河北工厂和河南工厂,分别提供河北风味的面包,鸡肉和河南风味的面包,鸡肉,如下:

河北工厂
——————————————

class Hebei_Factory implements abstract_Factory {

@Override
public Food creatBread() {
// TODO Auto-generated method stub

return new Hebei_bread();
}

@Override
public Food creatChicken() {
// TODO Auto-generated method stub
return new Hebei_chicken();
}
}

河南工厂
——————————————

class Henan_Factory implements abstract_Factory {

@Override
public Food creatBread() {
// TODO Auto-generated method stub
return new Henan_bread();
}

@Override
public Food creatChicken() {
// TODO Auto-generated method stub
return new Henan_chicken();
}

}

相应的商店及运行代码
——————————————

class abstract_Factory_Story {

Food food;

public Food orderFood(String type,abstract_Factory factory) {
if("bread".equals(type)){
food = factory.creatBread();
}
else if("chicken".equals(type))
{
food = factory.creatChicken();
}
food.prepare();
food.cut();
food.box();
return food;
}
public static void main(String[] args)
{
abstract_Factory_Story afs=new abstract_Factory_Story();
afs.orderFood("bread", new Hebei_Factory());
afs.orderFood("chicken", new Henan_Factory());
}
}

运行结果
——————————————

Hebei_bread:prepare............
Hebei_bread:cutting............
Hebei_bread:boxed............
Henan_chicken:prepare............
Henan_chicken:cutting............
Henan_chicken:boxed............

可以看出,运行时我们只要传入不同的工厂,就能得到不同风味的食物,各个工厂子类也能复用,在商店类中并不依赖具体类型(food是所有食物的超类),能够轻易的进行扩展而不用修改代码(type的判断放在工厂中会更好)。

总结

纵览三种设计模式,可以发现简单工厂和工厂方法都可以看做抽象工厂的子模式,抽象工厂本身就是工厂方法组合而成(将对象的创建延迟到子工厂),而相应的每个子工厂,也都可以看做是一个简单工厂,只不过在抽象工厂里,运用了面对接口/超类编程的方法将商店类与子工厂具体类型解耦,使之更具有弹性。在很多情况下,简单工厂和工厂方法都能很好的替代抽象工厂,例如,在不需要复用的对象创建封装时,工厂方法比抽象工厂更合适,在创建对象的类型相对确定时(不需要弹性),用简单工厂也能胜任。












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作者简介

Java设计模式之简单工厂、工厂方法和抽象工厂

Mr.W

白天搬砖,晚上砌梦想。

相信每个人有故事,程序员更是有许多事故,书写最接地气的程序员故事,为大家找出更好的资料。


原文始发于微信公众号(JAVA的学习之路):Java设计模式之简单工厂、工厂方法和抽象工厂