Java设计模式——工厂方法模式——抽象工厂模式

Myth丶恋晨 2021-12-05 06:21 538阅读 0赞

一、引言

23种设计模式大概分为三大类:

5种(创建型模式):工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、原型模式、建造者模式。

7种(结构型模式):适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

11种(行为型模式):策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

行为型又可以通过类与类之间的关系进行划分 :
在这里插入图片描述

二、简单工厂模式

1. 案列分析

假设现在有个披萨店,客户要点披萨,披萨有很多种类,假设目前有三种:中国披萨(CheesePizza)、希腊披萨(GreekPizza)、日本披萨(JapanPizza)

披萨的制作流程有: prepare(),bake(), cut(), box()

在写代码之前,考虑一下,如果要新添加一种类型的披萨,该如何扩展呢?

如果不用设计模式的话,正常的类图应该如下:
在这里插入图片描述
上面类图的代码,应该很简单:

  1. public abstract class Pizza {
  2. protected String name;
  3. // 抽象方法,交给具体的子类去实现
  4. public abstract void prepare();
  5. public void bake() {
  6. System.out.println(name + " baking;");
  7. }
  8. public void cut() {
  9. System.out.println(name + " cutting;");
  10. }
  11. public void box() {
  12. System.out.println(name + " boxing;");
  13. }
  14. public void setName(String name) {
  15. this.name = name;
  16. }
  17. }
  18. // 中国披萨,其他的类似,不在给出
  19. public class ChinaPizza extends Pizza {
  20. @Override
  21. public void prepare() {
  22. System.out.println("中国披萨正在准备……");
  23. }
  24. }
  25. // 订购披萨方法
  26. public class OrderPizza {
  27. public OrderPizza() {
  28. Pizza pizza = null;
  29. String orderType = "";
  30. do {
  31. orderType = getType(); // 获取从键盘输入
  32. if (orderType.equals("greek")) {
  33. pizza = new GreekPizza();
  34. pizza.setName(" 希腊披萨 ");
  35. } else if (orderType.equals("china")) {
  36. pizza = new CheesePizza();
  37. pizza.setName(" 中国披萨");
  38. } else if (orderType.equals("japan")) {
  39. pizza = new PepperPizza();
  40. pizza.setName(" 日本披萨");
  41. } else {
  42. break;
  43. }
  44. pizza.prepare();
  45. pizza.bake();
  46. pizza.cut();
  47. pizza.box();
  48. } while (true);
  49. }
  50. // 等待客户端输入
  51. private String getType() {
  52. try {
  53. BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
  54. System.out.println("input pizza 种类:");
  55. String str = strin.readLine();
  56. return str;
  57. } catch (IOException e) {
  58. e.printStackTrace();
  59. return "";
  60. }
  61. }
  62. }
  63. // 测试类
  64. public class PizzaStore {
  65. public static void main(String[] args) {
  66. new OrderPizza();
  67. }
  68. }

以上代码没用采用任何设计模式所写出来的代码,该方式的优缺点如下:

  • 优点是比较好理解,简单易操作
  • 缺点是违反了设计模式的ocp原则(开闭原则),即对扩展开放,对修改关闭

当我们给类增加新功能的时候,尽量不修改代码,或者尽可能少修改代码

此时,店里新添了一种Pepper披萨,我们要修改哪些代码?

是不是要新创建一个PepperPizza类,继承基础类,最关键的是要改OrderPizza的代码,此举违法了OCP原则

2. 简单工厂模式

简单工厂模式基本介绍:

  • 简单工厂模式是属于创建型模式,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;
  • 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;
  • 在软件开发中,当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时,就会使用到工厂模式;

分析:修改代码可以接受,但是如果我们在其它的多个地方也有创建Pizza的代码,就意味着,不只要修改一处,这样就增加了代码出Bug的风险了……

使用简单工厂模式的思路:把创建Pizza对象封装到一个类中,这样我们有新的Pizza种类时,只需要修改该类即可,其它有创建到Pizza对象的代码就不需要修改了。类图如下:
在这里插入图片描述

  1. // 定义一个简单工厂,专门用于根据种类创建需要的pizza
  2. public class SimpleFactory {
  3. public Pizza createPizza(String orderType) {
  4. Pizza pizza = null;
  5. if (orderType.equals("greek")) {
  6. pizza = new GreekPizza();
  7. pizza.setName(" 希腊披萨 ");
  8. } else if (orderType.equals("china")) {
  9. pizza = new CheesePizza();
  10. pizza.setName(" 中国披萨 ");
  11. } else if (orderType.equals("japan")) {
  12. pizza = new CheesePizza();
  13. pizza.setName(" 日本披萨 ");
  14. } else if (orderType.equals("pepper")) {
  15. pizza = new PepperPizza();
  16. pizza.setName(" 胡椒披萨");
  17. }
  18. return pizza;
  19. }
  20. }
  21. // OrderPizza
  22. public class OrderPizza {
  23. SimpleFactory simpleFactory = null;
  24. Pizza pizza = null;
  25. public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) {
  26. setFactory(simpleFactory);
  27. }
  28. public void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {
  29. String orderType = "";
  30. this.simpleFactory = simpleFactory;
  31. do {
  32. orderType = getType();
  33. pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderType);
  34. if (pizza != null) {
  35. pizza.prepare();
  36. pizza.bake();
  37. pizza.cut();
  38. pizza.box();
  39. } else {
  40. System.out.println(" 没有该种类 ");
  41. break;
  42. }
  43. } while (true);
  44. }
  45. }
  46. //测试类
  47. new OrderPizza(new SimpleFactory());

3. 工厂方法模式

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的实例化推迟到子类。

在上面的基础上,需求继续变化:客户在点披萨时,可以点不同口味的披萨,比如:中国的奶酪pizza、中国的胡椒pizza,或者日本的奶酪pizza、日本的胡椒pizza。该怎么修改呢?

  • 方法一,使用简单工厂模式,创建不同的简单工厂类,比如ChinaPizzaSimpleFactoryJapanPizzaSimpleFactory,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。
  • 方法二,使用工厂方法模式

在这里插入图片描述

  1. public abstract class OrderPizza {
  2. //定义一个抽象方法,createPizza , 让各个工厂子类自己实现
  3. abstract Pizza createPizza(String orderType);
  4. // 构造器
  5. public OrderPizza() {
  6. Pizza pizza = null;
  7. String orderType; // 订购披萨的类型
  8. do {
  9. orderType = getType();
  10. pizza = createPizza(orderType); //抽象方法,由工厂子类完成
  11. //输出pizza 制作过程
  12. pizza.prepare();
  13. pizza.bake();
  14. pizza.cut();
  15. pizza.box();
  16. } while (true);
  17. }
  18. // 写一个方法,可以获取客户希望订购的披萨种类
  19. private String getType() {
  20. try {
  21. BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
  22. System.out.println("input pizza 种类:");
  23. String str = strin.readLine();
  24. return str;
  25. } catch (IOException e) {
  26. e.printStackTrace();
  27. return "";
  28. }
  29. }
  30. }
  31. // 定义具体的实现类
  32. public class LDOrderPizza extends OrderPizza {
  33. @Override
  34. Pizza createPizza(String orderType) {
  35. Pizza pizza = null;
  36. if(orderType.equals("cheese")) {
  37. pizza = new LDCheesePizza();
  38. } else if (orderType.equals("pepper")) {
  39. pizza = new LDPepperPizza();
  40. }
  41. // TODO Auto-generated method stub
  42. return pizza;
  43. }
  44. }
  45. public class BJOrderPizza extends OrderPizza {
  46. @Override
  47. Pizza createPizza(String orderType) {
  48. Pizza pizza = null;
  49. if(orderType.equals("cheese")) {
  50. pizza = new BJCheesePizza();
  51. } else if (orderType.equals("pepper")) {
  52. pizza = new BJPepperPizza();
  53. }
  54. // TODO Auto-generated method stub
  55. return pizza;
  56. }
  57. }
  58. // 测试类
  59. public class PizzaStore {
  60. public static void main(String[] args) {
  61. String loc = "bj";
  62. if (loc.equals("bj")) {
  63. //创建北京口味的各种Pizza
  64. new BJOrderPizza();
  65. } else {
  66. //创建伦敦口味的各种Pizza
  67. new LDOrderPizza();
  68. }
  69. }
  70. }

4. 抽象工厂模式

抽象工厂模式基本介绍:

  • 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
  • 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
  • 从设计层面看,抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进,或者称为进一步的抽象
  • 将工厂抽象成两层,AbsFactory(抽象工厂) 和 具体实现的工厂子类。我们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。

在这里插入图片描述

  1. //一个抽象工厂模式的抽象层(接口)
  2. public interface AbsFactory {
  3. //让下面的工厂子类来 具体实现
  4. public Pizza createPizza(String orderType);
  5. }
  6. // 这是工厂子类
  7. public class LDFactory implements AbsFactory {
  8. @Override
  9. public Pizza createPizza(String orderType) {
  10. System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
  11. Pizza pizza = null;
  12. if (orderType.equals("cheese")) {
  13. pizza = new LDCheesePizza();
  14. } else if (orderType.equals("pepper")) {
  15. pizza = new LDPepperPizza();
  16. }
  17. return pizza;
  18. }
  19. }
  20. //这是工厂子类
  21. public class BJFactory implements AbsFactory {
  22. @Override
  23. public Pizza createPizza(String orderType) {
  24. System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
  25. // TODO Auto-generated method stub
  26. Pizza pizza = null;
  27. if(orderType.equals("cheese")) {
  28. pizza = new BJCheesePizza();
  29. } else if (orderType.equals("pepper")){
  30. pizza = new BJPepperPizza();
  31. }
  32. return pizza;
  33. }
  34. }
  35. // 订购Pizza
  36. public class OrderPizza {
  37. AbsFactory factory; // 聚合
  38. // 构造器
  39. public OrderPizza(AbsFactory factory) {
  40. setFactory(factory);
  41. }
  42. private void setFactory(AbsFactory factory) {
  43. Pizza pizza = null;
  44. String orderType = ""; // 用户输入
  45. this.factory = factory;
  46. do {
  47. orderType = getType();
  48. // factory 可能是北京的工厂子类,也可能是伦敦的工厂子类
  49. pizza = factory.createPizza(orderType);
  50. if (pizza != null) { // 订购ok
  51. pizza.prepare();
  52. pizza.bake();
  53. pizza.cut();
  54. pizza.box();
  55. } else {
  56. System.out.println("订购失败");
  57. break;
  58. }
  59. } while (true);
  60. }
  61. // 写一个方法,可以获取客户希望订购的披萨种类
  62. private String getType() {
  63. try {
  64. BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
  65. System.out.println("input pizza 种类:");
  66. String str = strin.readLine();
  67. return str;
  68. } catch (IOException e) {
  69. e.printStackTrace();
  70. return "";
  71. }
  72. }
  73. }

三、小结

  • 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,达到和主项目的依赖关系的解耦,从而提高项目的扩展和维护性。
  • 三种工厂模式 :简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式
  • 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。

发表评论

表情:
评论列表 (有 0 条评论,538人围观)

还没有评论,来说两句吧...

相关阅读