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2018-02-26-设计模式-工厂模式

2018-02-26-设计模式-工厂模式

作者: pilipalaKing | 来源:发表于2018-02-27 18:44 被阅读0次

    除了使用new操作符之外,还有更多制造对象的方法。你讲了解到实例化这个活动不应该总是公开的进行,也会认识到初始化经常造成“耦合”问题。你将了解工厂模式如何从复杂的依赖中帮你脱困。
    当看到new,就会想到具体 所以用的的确是实现,而不是接口。

    new 有什么不对劲?

    在技术上,new没有错,毕竟这是java的基础部分。真正的犯人是我们的老朋友“改变”,以及踏实如何影响new的使用的。

    针对接口编程,可以隔离掉以后系统可能发生的一大堆改变,为什么呢?如果代码是针对接口而写,那么通过多态,他可以与任何新类 实现该接口。但是,当代码使用大量的具体类时,等于是自找麻烦,因为一旦加入新的具体类,就必须改变代码。也就是说你的代码并非“对修改关闭”。想用新的具体类型来扩展代码,必须重新打开它。
    记住,这个设计应该 对扩展开放对修改关闭

    如何将实例化具体类的代码从应用中抽离,或者封装起来,使它们不会干扰应用的其他部分?

    识别变化的方面

    披萨店

    Pizza orderPizza(){
    //为了让系统有弹性,我们希望这是一个抽象类或接口。但如果这样,这些类或接口就无法直接实例化。
        Pizza pizza = new Pizza();
        pizza.prepare();
        pizza.bake();
        pizza.cut();
        pizza.box();
        return pizza;
    }
    

    但是你需要更多披萨类型……
    所以必须增加一些代码,来决定适合的披萨类型,然后再“制造”这个披萨。

    Pizza orderPizza(String type){
            Pizza pizza ;
            if(type.equals("cheese")){
                   pizza=new CheesePizza();
            }else if(type.equals("greek")){
                   pizza=new GreekPizza();
            }else if(type.equals("pepperoni")){
                   pizza=new PepperoniPizza();
            }
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();
            return pizza;
        }
    

    但是压力来自于增加更多的披萨类型
    你发现其他餐厅又多了很多流行风味的披萨:ClamPizza(蛤蜊披萨)、VeggiePizza(素食披萨)。很明显你要赶上他们,需要把这些加入你的菜单中,而最近GreekPizza(希腊披萨)卖的不好,所以你决定将它从菜单中去掉:

    Pizza orderPizza(String type) {
        Pizza pizza;
        //这是变化的部分。随着时间过去比萨菜单改变,这里就必须一改再改。
        if (type.equals("cheese")) {
            pizza = new CheesePizza();
        }
        //此代码没有对修改封闭。如果比萨店改变他所供应的比萨风味,就得进到这里来修改。
        /*else if (type.equals("greek")) {
            pizza = new GreekPizza();
        } */else if (type.equals("pepperoni")) {
            pizza = new PepperoniPizza();
        } else if (type.equals("clam")) {
            pizza = new ClamPizza();
        } else if (type.equals("veggie")) {
            pizza = new VeggiePizza();
        }
        //这里是我们不想改变的地方。因为比萨的准备,烘烤,包装,多年都持续不变,所以这部分的代码不会改变,只是发生这些动作的比萨会改变。
        pizza.prepare();
        pizza.bake();
        pizza.cut();
        pizza.box();
        return pizza;
    }
    
    

    很明显,如果实例化“某些”具体类,将使orderPizza()出问题,而且也无法让orderPizza()对修改关闭,但是,现在我们已经知道哪些会改变,哪些不会改变,该是使用封装的时候了。

    封装创建对象的代码

    我们称这个新对象为“工厂”。
    工厂处理创建对象的细节。一旦有了SimplePizzaFactory,orderPizza()就变成此对象的客户。当需要比萨时,就叫比萨工程做一个。那些orderPizza()方法需要知道希腊比萨和蛤蜊比萨的日子不去不复返了。现在orderPizza()方法只关心从工厂得到了一个比萨,而这个比萨实现了Pizza接口,所以它可以调用prepare()、bake()、cut()、box()来分别进行准备、烘烤、切片、装盒。
    建立一个简单披萨工厂

    //SimplePizzaFactory是新的类,他只做一件事情:帮它的客户创建比萨
    public class SimplePizzaFactory {
        //首先,在这个工厂内定义一个createPizza()方法,所有客户用这个方法来实例化对象。
        public Pizza createPizza(String type) {
            Pizza pizza = null;
    
            if ("cheese".equals(type)) {
    
            } else if ("pepperoni".equals(type)) {
    
            } else if ("clam".equals(type)) {
    
            } else if ("veggie".equals(type)) {
    
            }
            return pizza;
        }
    }
    
    

    重做PizzaStore类
    修改我们的客户代码,我们要做的是仰仗工厂来为我们创建披萨。

    public class PizzaStore {
        //为PizzaStore加上一个对SimplePizzaFactory的引用
        SimplePizzaFactory factory;
        //PizzaStore的构造器,需要一个工厂作为参数。
        public PizzaStore(SimplePizzaFactory factory) {
            this.factory = factory;
        }
        public Pizza orderPizza(String type) {
            Pizza pizza;
            //把new操作符替换成工厂对象的创建方法。这里不再使用具体实例化!
            pizza = factory.createPizza(type);
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();
            return pizza;
        }
    }
    

    定义简单工厂
    简单工厂其实不是一个设计模式,反而比较像是一种编程习惯,但由于进场被使用。所以任务是工厂模式。
    我们来看看新的披萨店类图:


    image.png

    再次提醒:在设计模式中,所谓的“实现一个接口”并“不一定”表示“写一个类,并利用implement关键词来实现某个java接口”。“实现一个接口”泛指“实现某个超级类型(可以使类或接口)的某个方法

    加盟披萨店

    你的披萨店经营有成,击败了竞争者,现在大家都希望比萨店能在自己家附加有加盟店。每家加盟店都可能想要提供不同风味的披萨(纽约,芝加哥,加州)。

    我们已经有一个做法……

    如果利用SimplePizzaFactory,写出三种不同的工厂,分别是
    NYPizzaFactory,ChicagoPizzaFactory,CaliforniaPizzaFactory,各地加盟店都有适合的工厂可以使用,这是一种做法。

    NYPizzaFactory nyFactory=new NYPizzaFactory();
    PizzaStore nyStore=new PizzaStore(nyFactory);
    nyFactory.orderPizza("Veggie");
    

    但是你想要多一些质量控制……
    你发现加盟店确实采用你的工厂创建披萨,但是其他部分,却开始采用他们自创的流程:烘烤的做法有些差异,不要切片,使用其他厂商的盒子。
    在我们稍早的SimplePizzaFactory代码之前,制作披萨的代码绑在PizzaStore里,但是这么做却没有弹性,那么,该怎么办。

    给披萨店使用的框架

    有个做法可让披萨制作局限于PizzaStore类,而同时又能让这些加盟店依然可以自由地制作该区域的风味。
    所要做的事情,就是把createPizza()方法放回到PizzaStore中,不过要把它设置成“抽象方法”,然后为每个区域风味创建一个PizzaStore的子类。

    public abstract class PizzaStore {
        
        public Pizza orderPizza(String type) {
            Pizza pizza;
            //现在createPizza()方法从工厂对象中移回PizzaStore
            pizza = createPizza(type);
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();
            return pizza;
        }
    
        //在PizzaStore里,“工厂方法”现在是抽象的。
        abstract Pizza createPizza(String type);
    }
    

    现在已近有一个PizzaStore作为超类,让每个域类型(NYPizzaFactory,ChicagoPizzaFactory,CaliforniaPizzaFactory)都继承这个PizzaStore,每个子类各自决定如何制造披萨,

    允许子类做决定

    别忘了,PizzaStore已经有一个不错的订单系统,由orderPizza()方法负责处理订单,我们现在要让createPizza()能够应对这些变化来负责创建正确种类的披萨,做法是让PizzaStore的各个子类负责定义自己的createPizza()方法,所以我们会得到一些PizzaStore具体的子类,每个子类都有自己的披萨变体,而任然适合PizzaStore框架,并使用调试好的orderPizza()方法。


    image.png
    让我们开家比萨店吧

    纽约风味店:

    //NyPizzaStore扩展自PizzaStore,所以拥有orderPizza()方法(以及其他方法)。
    public class NyPizzaStore extends PizzaStore {
        //createPizza()返回一个Pizza对象,由子类全权负责该实例化哪个具体Pizza
        //必须实现createPizza()方法,因为在PizzaStore里他是抽象的。
        @Override
        Pizza createPizza(String type) {
            Pizza pizza = null;
            if ("cheese".equals(type)) {
    
            } else if ("pepperoni".equals(type)) {
    
            } else if ("clam".equals(type)) {
    
            } else if ("veggie".equals(type)) {
    
            }
            return pizza;
        }
    }
    

    披萨类:

    public class Pizza {
        String name;
        String dough;
        String sauce;
        ArrayList toppings = new ArrayList();
    
        public void prepare() {
            System.out.println("Preparing " + name);
            System.out.println("Tossing dough...");
            System.out.println("Addubg sauce...");
            System.out.println("Addubg toppings...");
            for (int i = 0; i < toppings.size(); i++) {
                System.out.println("  " + toppings.get(i));
            }
    
        }
    
        public void bake() {
            System.out.println("Bake for 25 minutes at 350");
        }
    
        public void cut() {
            System.out.println("Cuting the pizza into diagonal slices");
        }
    
        public void box() {
            System.out.println("Place pizza in official PizzaStore box");
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    }
    

    我们需要一些具体子类,来定义纽约和芝加哥风味的芝士披萨。

    
    public class NYStyleCheesePizza extends Pizza {
    
        public NYStyleCheesePizza() {
            name = "NY Style Sauce and Cheese Pizza";
            dough = "Thin Crust Dough";
            sauce = "Marinara Sauce";
            toppings.add("Grated Reggiano Cheese");
        }
    }
    
    public class ChicagoStyleCheesePizza extends Pizza {
        public ChicagoStyleCheesePizza() {
            name = "Chicago Style Deep Dish Cheese Pizza";
            dough = "Extra Thick Crust Dough";
            sauce = "Plum Tomato Sauce";
            toppings.add("Shredded Mozzarella Cheese");
        }
    
        @Override
        public void cut() {
            //这里覆盖了cut()方法 将比萨切成正方形
            System.out.println("Cutting the pizza into square slices");
        }
    }
    

    你已经等得够久了,来吃些披萨吧

           PizzaStore pizzaStore = new NyPizzaStore();
           Pizza pizza = pizzaStore.orderPizza("cheese");
           System.out.println("Ethan ordered a"+pizza.getName()+"\n");
    
    认识工厂方法模式的时候终于到了

    所有工厂模式都用来封装对象的创建。工厂方法模式通过让子类决定该创建的对象是什么,来达到将对象创建的过程封装的目的。看看类图:


    创建者.png
    产品.png
    另一个观点:平行的类层级
    image.png
    定义工厂方法模式

    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。工厂方法让类吧实例化推迟到子类。

    工厂模式类图


    工厂模式类图

    工厂方法模式能够封装具体类型的实例化,抽象的Creator提供了一个创建对象的方法的接口,在抽象的Creator中,任何其他实现的方法,都可能使用到这个工厂方法所制造出来的产品,但只有子类真正实现这个工厂方法并创建产品。
    看看对象依赖
    当你直接实例化一个对象时,就是在依赖它的具体类,返回前页看看这个依赖性很高的比萨店例子,它由披萨店类来创建所有的披萨对象,而不是委托给工厂。

    设计原则

    依赖倒置原则 要依赖抽象,不要依赖具体类。

    首先,这个原则听起来很像是“针对接口编程,不针对实现编程”,不是吗?的确很相似,然而这里更强调“抽象”。这个原则说明了:不能让高层组件依赖底层组件,而且,不管高层或底层组件,两者都应该依赖抽象。

    让我们看前面,PizzaStore是“高层组件”,而披萨实现是“底层组件”很清楚地,PizzaStore依赖这些具体披萨类。

    现在这个原则告诉我们,应该重写代码以便于我们依赖抽象类,而不依赖具体类。对于高层及底层模块都应该如此。

    依赖倒置原则,究竟倒置在哪里?
    在依赖倒置原则中的倒置指的是和一般OO设计的思考方式完全相反。
    你会注意到前面的底层主键现在竟然依赖高层的抽象。同样的,高层组件现在也依赖相同的抽象。

    倒置你的思考方式

    1、好的,所以你需要试下一个比萨店,你第一件想到的事情是什么?
    嗯!比萨店进行准备、烘烤、装盒、所以我的店必须能制作许多不同风味的比萨,例如:芝士比萨、素食比萨、蛤蜊比萨。。。
    2、没错!先从顶端开始,然后往下倒具体类。但是,正如你所看到的你不想让比萨理会这些具体类,要不然比萨店将全都依赖这些具体类。现在 倒置 你的想法 、、、 别从顶端开始,而是从比萨Pizza 开始,然后想想看能抽象化些什么?
    是的 芝士比萨、素食比萨、蛤蜊比萨都是比萨,所以应该共享一个Pizza接口。

    对了 你想要抽象化一个Pizza。

    3、很接近了,但是要这么做,必须靠一个工厂来经这些具体类取出比萨店。一旦你这么做了,各种不同的具体比萨类型就只能依赖一个抽象,二比萨店也会一来这个抽象。我们已经倒置了一个商店依赖具体类的设计,而且也倒置了你的思考方式。
    既然我已经有一个比萨抽象,就可以开始设计比萨店,而不用理会具体的比萨类了。

    下面的指导方针,能避免在OO设计中违反依赖倒置原则:

    1、变量不可以持有具体类的引用。
    如果使用new,就会持有具体类的引用,你可以改用工厂来避开这样的做法。
    2、不要让类派生自具体类。
    如果派生自具体类,你就会以来具体类。请派生自一个抽象(接口或抽象类)。
    3、不要覆盖基类中已实现的方法。
    如果覆盖基类已实现的方法,那么你的基类就不是一个真正适合被继承的抽象。基类中已实现的方法,应该有所有的子类共享。

    再回到比萨店

    有些家门店使用低价原料来增加利润。必须采取一些手段,确保原料的一致

    打算建造一家生产原料的工厂,并将原料运送到各家加盟店。对于这个做法,现在还剩下一个问题。家门店坐落在不同的区域,纽约的红酱料和芝加哥的红酱料是不一样的。所以对于纽约和芝加哥,你准备两组不同的原料。


    image.png
    建造原料工厂
    //这个接口负责创建所有的原料
    public interface PizzaIngredientFactory {
        public Dough createDough();
    
        public Sauce createSauce();
    
        public Cheese createCheese();
    
        public Veggies[] createVeggies();
    
        public Pepperoni createPepperoni();
    
        public Clams createClam();
        //这里有许多类,每个原料都是一个类
        //在接口中,每个原料都有一个对应的方法创建该原料
        //如果每个工厂实例内部都有某一种通用的机制需要实现,就可以吧这个例子改写成抽象类
    }
    
    要做的事情是:

    1.为每个区域建造一个工厂,你需要创建一个继承自PizzaIngredientFactory的子类来实现每一个创建方法。
    2.实现一组原料类供工厂使用,例如ReggianoCheese,RedPeppers,ThickCrustDough.这些类可以在何时的区域间共享。
    3.然后你仍然需要将这一切组织起来,将新的原料工厂整合进旧的PizzaStore代码中。

    创建纽约原料工厂
    public class NYPizzaIngredientFactory implements PizzaIngredientFactory {
        @Override
        public Dough createDough() {
            return new ThinCurstDough();
        }
    
        @Override
        public Sauce createSauce() {
            return new MarinaraSauce();
        }
    
        @Override
        public Cheese createCheese() {
            return new ReggianoCheese();
        }
    
        @Override
        public Veggies[] createVeggies() {
            Veggies veggies[] = {new Garlic(),
                    new Onion(),
                    new Mushroom(),
                    new RedPepper()};
            return veggies;
        }
    
        @Override
        public Pepperoni createPepperoni() {
            return new SlicedPepperoni();
        }
    
        @Override
        public Clams createClam() {
            return new FreshClams();
        }
    }
    
    重做比萨。。。

    工厂已经一切就绪,准备生产高质量原料了,现在我们只需要重做比萨,好让它们使用工厂生产出来的原料。先从抽象的Pizza类开始:

    public abstract class Pizza {
        String name;
        Dough dough;
        Sauce sauce;
        Veggies veggies[];
        Cheese cheese;
        Pepperoni pepperoni;
        Clams clams;
        abstract void prepare();
        void bake() {
            System.out.println("Back for 25 minutes at 350");
        }
        void cut() {
            System.out.println("Cutting the pizza into diagonal slices");
        }
        void box() {
            System.out.println("Place pizza in official PizzaStore box");
        }
        public String getName() {
            return name;
        }
        void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
        public String printString() {
            //这里打印披萨的代码
            return "";
        }
    }
    
    继续重做比萨

    现在已经有一个抽象比萨,可以开始创建纽约和芝加哥风味的比萨了 。从今以后家门店必须直接从工厂取得原料。

    public class CheesePizza extends Pizza {
        PizzaIngredientFactory ingredientFactory;
    
        //要制作比萨,需要工厂提供原料。所以每个比萨类都需要从构造器参数中得到一个工厂,并把这个工厂存储在一个实例中
        public CheesePizza(PizzaIngredientFactory ingredientFactory) {
            this.ingredientFactory = ingredientFactory;
        }
        @Override
        void prepare() {
            System.out.println("Preparing " + getName());
            dough = ingredientFactory.createDough();
            sauce = ingredientFactory.createSauce();
            cheese = ingredientFactory.createCheese();
        }
    }
        //Pizza的代码利用相关的工厂生产原料。所生产的原料依赖所使用的工厂,
        // Pizza类根本不关心这些原料,他只知道如何制作比萨。
        // 现在,Pizza和区域原料之间被解耦,无论原料工厂是在洛基山脉还是西北沿岸地区,Pizza类都可以轻易地复用完全没问题。
        // sauce = ingredientFactory.createSauce();
    
        
        //sauce:把pizza的实例变量设置为此比萨所使用的某种酱料
        //ingredientFactory:这是原料工厂,pizza不在乎使用什么工厂,只要是原料工厂就行了。
        //createSauce():方法会返回这个区域所使用的酱料。如果这是一个纽约原料工厂,我们将取得大蒜番茄酱料
    
    再回到比萨店
    public class NYPizzaStore extends PizzaStore {
        @Override
        Pizza createPizza(String type) {
            Pizza pizza = null;
            //纽约店会用到纽约比萨原料工厂,由该原料工厂负责生产所有纽约风味比萨所需的原料。
            PizzaIngredientFactory ingredientFactory = new NYPizzaIngredientFactory();
            if (type.equals("cheese")) {
                 //把工厂传递给每一个比萨,以便比萨能从工厂中取得原料。
                pizza = new CheesePizza(ingredientFactory);
                pizza.setName("New York Style Cheese PizzaOld");
            } else if (type.equals("veggies")) {
                pizza = new VeggiePizza(ingredientFactory);
                pizza.setName("New York Style Veggies PizzaOld");
            } else if (type.equals("clam")) {
                pizza = new ClamPizza(ingredientFactory);
                pizza.setName("New York Style Clam PizzaOld");
            }
            return pizza;
    
        }
    }
    

    一连串的代码改变;我们到底做了些什么?

    我们引入新类型的工厂,也就是所谓的抽象工厂,来创建比萨原料家族。
    通过抽象工厂所提供的接口,可以创建产品的家族,利用这个接口书写代码,我们的代码将从实际工厂解耦,以便在不同上下文中实现各式各样的工厂,制造出各种不同的产品。例如:不同的区域,不同的操作系统,不同的外观及操作。
    因为代码从实际的产品中解耦了,所以我们可以替换不同的工厂来取得不同的行为(例如:取得大蒜番茄酱料,而不是取得番茄酱料)。

    定义抽象工厂模式

    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。

    抽象工厂允许客户使用抽象的接口来创建一组相关的产品,而不需要知道(或关心)实际产出的具体产品是什么,这样一来,客户就从具体的产品中被解耦。


    image.png

    这是一张更复杂的类图,让我们从PizzaStore的观点来看一看它:

    image.png

    原则 依赖倒置原则: 依赖抽象,不要依赖具体类.

    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。

    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嘞是哪一个。工厂方法让类吧实例化推迟到子类。

    要点

    • 所有的工厂都是用来封装对象的创建
    • 简单工厂,虽然不是真正的设计模式,但仍不失为一个简单的方法,可以将客户长须从具体类解耦
    • 工厂方法使用继承:把对象的创建委托给子类,子类实现工厂方法来创建对象
    • 抽象工厂使用对象组合:对象的创建被实现在工厂接口所暴露出来的方法中
    • 所有工厂模式都通过减少应用程序和具体类之间的依赖促进松耦合
    • 工厂方法允许类将实例化延迟到子类进行。
    • 抽象工厂创建相关的对象家族,而不需要依赖他们的具体类

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          本文标题:2018-02-26-设计模式-工厂模式

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