设计模式之工厂模式(Factory)

一. 工厂方法

1. 什么是工厂方法模式?

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,工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

将具体的工厂抽象出工厂接口,将具体产品抽象出产品接口,在工厂接口中定义创建产品接口的方法,将具体的实现延迟到具体的子类工厂。

2. 工厂方法模式用来干什么,什么时候使用?

同上,工厂方法用来创建对象, 当需要创建的对象是一系列相互关联或相互依赖的产品族时,便可以使用抽象工厂模式。说的更明白一点,就是一个继承体系中,如果存在着多个等级结构(即存在着多个抽象类),并且分属各个等级结构中的实现类之间存在着一定的关联或者约束,就可以使用抽象工厂模式。假如各个等级结构中的实现类之间不存在关联或约束,则使用多个独立的工厂来对产品进行创建,则更合适一点。(简单对象直接通过new关键字来处理就好了,多加个工厂反而冗余)

3. 怎么实现工厂方法模式?

首先我们定义一个用来创建对象的工厂接口:

package com.factory.function;

import com.factory.pro.Computer;
  
public interface ComputerFactory {

    Computer createComputer();

}

然后定义一个抽象的产品接口:

package com.factory.pro;

public interface Computer {

    String getName();
}

接下来写我们的具体的产品类和具体的生产工厂了

package com.factory.pro;

//定义一个Mac电脑
public class Mac implements Computer {
    @Override
    public String getName() {
        return "Mac";
    }
}

package com.factory.pro;

//定义一个ThinkPad电脑
public class ThinkPad implements Computer {
    @Override
    public String getName() {
        return "ThinkPad";
    }
}

两个具体品牌的电脑都实现了Computer接口,然后是工厂:

package com.factory.function;

import com.factory.pro.Computer;
import com.factory.pro.Mac;

//生产Mac的工厂
public class MacComputerFactory implements ComputerFactory {
    @Override
    public Computer createComputer() {
        return new Mac();
    }
}

package com.factory.function;

import com.factory.pro.Computer;
import com.factory.pro.ThinkPad;

//生产ThinkPad的工厂
public class ThinkPadComputerFactory implements ComputerFactory {
    @Override
    public Computer createComputer() {
        return new ThinkPad();
    }
}

两个工厂也都实现了ComputerFactory。

使用工厂方法后,调用端的耦合度大大降低了。并且对于工厂来说,是可以扩展的,以后如果想组装其他的汽车,只需要再增加一个工厂类的实现就可以。无论是灵活性还是稳定性都得到了极大的提高。

二. 抽象工厂

1. 什么是抽象工厂模式?

为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口,而且无需指定他们的具体类。

抽象工厂模式所提供的产品则是衍生自不同的接口或抽象类,如果工厂的产品全部属于同一个等级结构,则属于工厂方法模式;如果工厂的产品来自多个等级结构,则属于抽象工厂模式

(1) 产品等级结构:产品等级结构即产品的继承结构。

(2) 产品族:在抽象工厂模式中,产品族是指由同一个工厂生产的,位于不同产品等级结构中的一组产品。


就像一件T-shirt, 有不同的颜色,同一款式不同颜色的T-shirt就属于同一个产品等级结构,而牛仔裤则属于另一个产品等级结构,但是他们都是属于同一个产品族(服装类)。

2. 抽象工厂模式用来干什么,什么时候使用?

所有工厂模式都是用来创建对象,抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本,他用来创建一组相关或者相互依赖的对象。他与工厂方法模式的区别就在于,工厂方法模式针对的是一个产品等级结构;而抽象工厂模式则是针对的多个产品等级结构。所以当需要创建多个产品等级结构时,我们就用抽象工厂。

3. 怎么实现抽象工厂模式?

我们沿用上面的Computer接口,然后创建另一个产品接口Mouse:

package com.pro;

public interface Mouse {

    String getName();
}

创建具体的实现:

package com.pro;

public class MacMouse implements Mouse {
    @Override
    public String getName() {
        return "Mac Mouse";
    }
}

package com.pro;

public class ThinkPadMouse implements Mouse {
    @Override
    public String getName() {
        return "ThinkPad Mouse";
    }
}

然后定义一个顶层的抽象工厂AbstractFactory:

package com.factory;

import com.pro.Computer;
import com.pro.Mouse;

public interface AbstractFactory {

    Mouse createMouse();

    Computer createComputer();

}

然后是具体实现工厂:

package com.factory;

import com.pro.Computer;
import com.pro.MacComputer;
import com.pro.MacMouse;
import com.pro.Mouse;

public class MacFactory implements AbstractFactory{
    @Override
    public Mouse createMouse() {
        return new MacMouse();
    }

    @Override
    public Computer createComputer() {
        return new MacComputer();
    }
}

package com.factory;

import com.pro.Computer;
import com.pro.Mouse;
import com.pro.ThinkPadComputer;
import com.pro.ThinkPadMouse;

public class ThinkPadFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public Mouse createMouse() {
        return new ThinkPadMouse();
    }

    @Override
    public Computer createComputer() {
        return new ThinkPadComputer();
    }
}

测试:

抽象工厂模式的缺点:
产品族的扩展将是一件十分费力的事情,假如产品族中需要增加一个新的产品,则几乎所有的工厂类都需要进行修改。所以使用抽象工厂模式时,对产品等级结构的划分是非常重要的。

总结

无论是简单工厂模式,工厂方法模式,还是抽象工厂模式,他们都属于工厂模式,在形式和特点上也是极为相似的,他们的最终目的都是为了解耦。在使用时,我们不必去在意这个模式到底工厂方法模式还是抽象工厂模式,因为他们之间的演变常常是令人琢磨不透的。经常你会发现,明明使用的工厂方法模式,当新需求来临,稍加修改,加入了一个新方法后,由于类中的产品构成了不同等级结构中的产品族,它就变成抽象工厂模式了;而对于抽象工厂模式,当减少一个方法使的提供的产品不再构成产品族之后,它就演变成了工厂方法模式。

所以,在使用工厂模式时,只需要关心降低耦合度的目的是否达到了。

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