应用最广-工厂方法模式

作者: 黑色小老虎丶 | 来源:发表于2017-07-24 17:45 被阅读76次

    模式介绍

    工厂方法模式是应用最广泛的模式之一,也是创建型模式之一。
    工厂方法模式指的是定义出一个用于创建对象的接口,让子类决定实例化哪个类。听起来可能不太懂,没关系,往下看慢慢就明白了。
    工厂方法模式是一种结构简单的模式,在我们平时开发中应用非常广泛,也许你并不知道,但你已经使用了无数次该模式。

    使用场景

    在任何需要生成复杂对象的地方,都可以用使用工厂方法模式。简单对象无需使用工厂方法模式,更无需使用建造者模式,因为这样反而会损失性能。

    模式构成

    工厂方法模式的成员构成如下:

    • Product:商品功能的抽象。
    • ConcreteProduct:商品功能的具体实现。
    • Factory:生产商品的工厂抽象。
    • ConcreteFactory:生产商品的工厂具体实现。

    需要注意的是,工厂方法模式中的Product和建造者模式中的Product是有区别的:
    前者的Product指的是商品的功能,后者指的是商品的属性
    也就是两者Product中封装的内容是不一致的,是两个完全不同的模式结构。

    模式示例

    如果将汽车的功能抽象出来,其实都是一致的,无非是有些高级功能,有的汽车有,有的汽车没有。
    但是最基本的功能,比如驾驶、大灯、雨刷等功能,是所有汽车都应该具备的。
    不过就算是这些都具备的功能,也会因车的品牌、型号的不同,存在差异。
    这些就是后话了,我们现在就开始用工厂方法模式的代码来实现上述示例。
    先来创建汽车Product,它应该包含汽车所有的功能:

    public interface CarProduct {
        /**
         * 汽车-通用功能封装
         * 开始驾驶
         */
        void drive();
        /**
         * 汽车-通用功能封装
         * 打开车的大灯
         */
        void openHeadlamps();
        
        //....省略其他功能
    
    }
    

    可以看出,我们的汽车商品包含驾驶以及大灯两个功能。
    两个最简单的功能,在不同品牌、不同型号的车下都会存在差异:
    奥迪A6L:

    public class AudiA6L implements CarProduct{
        @Override
        public void drive() {
            Log.i("factory","奥迪A6L,平稳起步。");
        }
    
        @Override
        public void openHeadlamps() {
            Log.i("factory","奥迪A6L,尊享华丽大灯打开!");
        }
    }
    

    奔驰E260L:

    public class BenzE260L implements CarProduct {
        @Override
        public void drive() {
            Log.i("factory","奔驰E260L,弹射起步!");
        }
    
        @Override
        public void openHeadlamps() {
            Log.i("factory","奔驰E260L,标配大灯打开。");
        }
    }
    

    我们创建了两款汽车,分别去实现了CarProduct,并且实现了各自功能的细节。
    栗子而已,各位看官可不要因为奔驰E260L能不能弹射起步和我撕啊。


    如果还有其他类型的汽车,我们只需要接着创建类去实现CarProduct即可。
    接下来我们就要创建汽车的生产工厂了:
    public abstract class CarFactory {
    
        /**
         * 创建CarProduct
         *
         * @return CarProduct
         */
        public abstract CarProduct createProduct();
    }
    

    可以看出我们的抽象工厂中,返回了抽象的商品对象。
    那么我们应该在工厂实现中,实现创建商品的具体细节:
    奥迪A6L的工厂:

    public class AudiA6LFactory extends CarFactory {
        @Override
        public CarProduct createProduct() {
            return new AudiA6L();
        }
    }
    

    奔驰E260L的工厂:

    public class BenzE260LFactory extends CarFactory {
        @Override
        public CarProduct createProduct() {
            return new BenzE260L();
        }
    }
    

    因为示例比较简单,仅仅是new的操作,实际创建汽车会更复杂一些。
    接下来我们写一些测试代码:

    //创建奔驰工厂
    CarFactory carFactory1 = new BenzE260LFactory();
    BenzE260L product1 = (BenzE260L) carFactory1.createProduct();
    product1.drive();
    product1.openHeadlamps();
    //创建奥迪工厂
    CarFactory carFactory2 = new AudiA6LFactory();
    AudiA6L product2 = (AudiA6L) carFactory2.createProduct();
    product2.drive();
    product2.openHeadlamps();
    

    这里注意一点,创建工厂的代码是利用面向对象思想中多态思想(继承、重写、父类引用指向子类对象)来书写的。
    接下来打印的Log如下:

    factory: 奔驰E260L,弹射起步!
    factory: 奔驰E260L,标配大灯打开。
    factory: 奥迪A6L,平稳起步。
    factory: 奥迪A6L,尊享华丽大灯打开!
    

    到这里,我们最基本的工厂方法模式已经实现了。
    但是到这里还有一个缺陷:商品实现与工厂实现一对一。
    也就是说每多出一个汽车类型、就要为其创建一个具体工厂实现。
    为了解决这一问题,我们需要对工厂抽象、工厂细节进行优化,利用泛型反射来实现商品实现与工厂实现多对一:

    public abstract class NewCarFactory {
        /**
         * 利用泛型来决定要生成的具体商品
         *
         * @param clz 具体商品的类名class
         * @param <T> 具体商品的类名
         * @return 具体商品类
         */
        public abstract <T extends CarProduct> T createProduct(Class<T> clz);
    }
    

    上面代码就是经过优化的抽象工厂,创建方法增加了一个参数,决定了要创建的具体商品。
    接下来是工厂的具体细节,应该具备创建任意商品的功能:

    public class CarConcreteFactory extends NewCarFactory {
    
        @Override
        public <T extends CarProduct> T createProduct(Class<T> clz) {
            CarProduct product = null;
            try {
                product = (CarProduct) Class.forName(clz.getName()).newInstance();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return (T) product;
        }
    }
    

    我们用参数得到类名,然后通过反射来创建对应的类。
    这样子我们只要有这么一个工厂细节,就能应对所有的商品创建。
    写一下测试代码:

    //创建通用汽车工厂
    NewCarFactory carFactory = new CarConcreteFactory();
    //创建奔驰E260L
    BenzE260L benzE260L = carFactory.createProduct(BenzE260L.class);
    //创建奥迪A6L
    AudiA6L audiA6L = carFactory.createProduct(AudiA6L.class);
    //测试
    benzE260L.drive();
    audiA6L.drive();
    benzE260L.openHeadlamps();
    audiA6L.openHeadlamps();
    

    只有一个工厂,生产出了不同类型的汽车。

    factory: 奔驰E260L,弹射起步!
    factory: 奥迪A6L,平稳起步。
    factory: 奔驰E260L,标配大灯打开。
    factory: 奥迪A6L,尊享华丽大灯打开!
    

    结果是一致的。
    两种实现方式都可以,利用反射的方式更简洁而已。
    而且上面一对一的写法,还有一个名字:多工厂方法模式

    总结

    工厂方法模式对于大家来说是非常好理解的一个模式,即便是第一次听说,只要读者懂点Java知识,理解这个模式绝对不难。
    工厂方法模式也存在缺陷:每次我们添加新的商品时,都要创建新的类。
    如果你辞职了,让不懂工厂方法模式的人接手了,这简直是折磨,因为虽然解耦了,但是代码复杂度也随之提升了。
    是否使用工厂方法模式,需要设计者,你,来决定。

    感谢

    《Android源码设计模式解析与实战》 何红辉、关爱民 著

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