初学Java设计形式随记 - 工厂方法(Factory Method)模式
工厂方法(Factory Method)模式,又叫做虚拟构造子模式或者多态性工厂模式。
1.用意:定义一个用于创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类。Factory Method使一个类的实例化延迟到其子类。
( Define an interface for creating an object, but let subclasses decide which class to instantiate. Factory Method lets a class defer instantiation to subclasses.)
2.参与者:
• 抽象产品(Product):定义工厂方法所创建的对象的接口。
• 具体产品(Concrete Product): 实现抽象产品的接口。
• 抽象工厂(Creator): 声明工厂方法,该方法返回一个抽象产品类型的对象。抽象工厂也可以定义一个工厂方法的缺省实现,它返回一个缺省的具体产品对象。可以调用工厂方法以创建一个抽象产品对象。
• 具体工厂(Concrete Creator):重定义工厂方法以返回一个具体产品实例。
3.结构:
用现实世界的例子来映射工厂方法模式的定义,如下:
一汽大众(抽象工厂)生产了很多型号的汽车(抽象产品),其中一款奥迪A6(具体产品)由奥迪A6的生产车间(具体工厂)生产。
如果用工厂方法模式,来实现前一篇随记 初学Java设计模式随记 -- 简单工厂模式(Simple Factory Pattern)中例子6的需求:
一汽大众(工厂类)生产了两款汽车(抽象产品),一款叫做奥迪A6(具体产品),另一款叫做奥迪A8(具体产品)。
那么,上面的需求描述需要稍微做以下改动:
一汽大众(抽象工厂)生产了两款汽车(抽象产品),一款叫做奥迪A6(具体产品),由奥迪A6工厂(具体工厂)生产;另一款叫做奥迪A8(具体产品),由奥迪A8工厂(具体工厂)生产。
Java代码实现,例子7如下:
汽车(抽象产品类角色):
/* * 无论哪个工厂生产的汽车,都是汽车 (抽象产品类) */ public abstract class Car { public String name; }
奥迪A6(具体产品角色):
/* * 奥迪A6,是一汽大众生产的一款汽车 (具体产品类) */ public class AudiA6Car extends Car { public AudiA6Car(){ this.name = "奥迪A6"; } public String toString(){ return "一辆"+ this.name; } }
奥迪A8(具体产品角色):
/* * 奥迪A8,是一汽大众生产的一款汽车 (具体产品类) */ public class AudiA8Car extends Car { public AudiA8Car(){ this.name = "奥迪A8"; } public String toString(){ return "一辆"+ this.name; } }
一汽大众(抽象工厂角色):
一汽大众由工厂角色变为抽象工厂角色
/* * 抽象工厂角色,使用接口来定义 */ public interface CarFactory { /* * 生产汽车的工厂方法 */ public Car manufactureCar(); }
奥迪A6的生产工厂(具体工厂角色):
新建了一个具体工厂角色
/* * 具体工厂(Concrete Factory)角色 * * 生产奥迪A6的工厂 */ public class AudiA6CarsFactory implements CarFactory { /* * 生产汽车的工厂方法 */ public Car manufactureCar() { // 奥迪A6 return new AudiA6Car(); } }
奥迪A8的生产工厂(具体工厂角色):
新建了一个具体工厂角色
/* * 具体工厂(Concrete Factory)角色 * * 生产奥迪A8的工厂 */ public class AudiA8CarsFactory implements CarFactory { /* * 生产汽车的工厂方法 */ public Car manufactureCar() { // 奥迪A8 return new AudiA8Car(); } }
代码的类结构如下:
客户端的调用:
顾客A(客户端)想买一辆奥迪A6,而顾客B(客户端)想买一辆奥迪A8:
在客户端的调用方式也发生了改变,需要先分别创建一个具体工厂对象。
public class Customers { public static void main(String[] args){ // 实例化生产奥迪A6的工厂 CarFactory audiA6CarFactory = new AudiA6CarsFactory(); // 实例化生产奥迪A8的工厂 CarFactory audiA8CarFactory = new AudiA8CarsFactory(); System.out.println("===========顾客A买奥迪A6==========="); // 顾客A想买一辆奥迪A6,那么工厂需要生产奥迪A6 Car myCarA6 = audiA6CarFactory.manufactureCar(); System.out.println("奥迪A6被造好,并且出厂了。"); // 顾客A得到了他想要的汽车 System.out.println("我终于买了"+myCarA6+"。真是太好了!"); System.out.println("===========顾客B买奥迪A8==========="); // 顾客B想买一辆奥迪A8,那么工厂需要生产奥迪A8 Car myCarA8 = audiA8CarFactory.manufactureCar(); System.out.println("奥迪A8被造好,并且出厂了。"); // 顾客B得到了他想要的汽车 System.out.println("我终于买了"+myCarA8+"。真是太好了!"); } }
运行结果:
===========顾客A买奥迪A6=========== 奥迪A6被造好,并且出厂了。 我终于买了一辆奥迪A6。真是太好了! ===========顾客B买奥迪A8=========== 奥迪A8被造好,并且出厂了。 我终于买了一辆奥迪A8。真是太好了!
对比例子6的简单工厂模式,可以看出原来的工厂类CarFactory被改为了抽象类(接口),新加了两个具体工厂类(实现了工厂接口)来分别创建两个不同的产品。
这样做有什么好处呢?
1.满足“开—闭”原则:
1)试想,一汽大众计划生产出第3款型号的汽车奥迪A10。
如果使用例子6的简单工厂模式,我们需要修改工厂类CarFactory,来添加新型号汽车的创建逻辑,这种对现有代码的修改,很可能给现有的稳定的系统带来很多不确定性的错误和风险。
如果是使用工厂方法模式,我们不需要修改现有的类,只需要添加一个具体产品类,和一个具体工厂类。就很容易实现扩展,同时,不会改变现有系统的稳定性。
2)另外,工厂方法模式中不再使用静态的工厂方法(改为普通的方法),这样就便于了工厂类基于继承的等级结构的扩展。
例如: 奥迪A6也分不同的型号分类,有红色的,还有黑色的,如果,这两种颜色奥迪A6的生产过程也有很大的不同,就需要不同的工厂来生产。那么,就可以分别创建AudiA6CarsFactory的两个子类AudiA6RedCarsFactory和AudiA6BlackCarsFactory来对汽车的不同等级的产品的生产,进行低风险和方便的扩展。
2.满足了“高内聚低耦合”的原则:
综合上面1的1)和2),可以发现随着同级产品的横向扩展和产品等级结构的纵向扩展。都加大了工厂创建产品的复杂程度。
如果,采用简单工厂模式,一个工厂类成为了万能类,将各种产品的复杂的创建过程集于一身,这就违反了软件系统中“高内聚低耦合”的原则,在维护和扩展的过程中,就会感觉非常的困难和危险。
而如果使用工厂方法模式,将创建不同产品的责任,进行解藕,使得每一个工厂专注于一种产品的创建,满足了“高内聚低耦合”的原则,就使得系统的维护和扩展更加容易和安全。