重學 Java 設計模式：實戰工廠方法模式
做者：小傅哥
博客：https://bugstack.cnhtml
沉澱、分享、成長，讓本身和他人都能有所收穫！😄
1、前言
好看的代碼千篇一概，噁心的程序升職加薪。java
該說不說幾乎是程序員就都知道或者瞭解設計模式，但大部分小夥伴寫代碼老是習慣於一把梭。不管多少業務邏輯就一個類幾千行，這樣的開發也能夠概括爲三步；定義屬性、建立方法、調用展現，Done！只不過開發一時爽，重構火葬場。git
好的代碼不僅爲了完成現有功能，也會考慮後續擴展。在結構設計上鬆耦合易讀易擴展，在領域實現上高內聚不對外暴漏實現細節不被外部干擾。而這就有點像家裏三居(MVC)室、四居(DDD)室的裝修，你不會容許幾十萬的房子把走線水管裸漏在外面，也不會容許把馬桶放到廚房，爐竈安裝到衛生間。程序員
誰發明了設計模式？ 設計模式的概念最先是由 克里斯托佛·亞歷山大 在其著做 《建築模式語言》 中首次提出的。 本書介紹了城市設計的 「語言」，提供了253個描述城鎮、鄰里、住宅、花園、房間及西部構造的模式， 而此類 「語言」 的基本單元就是模式。後來，埃裏希·伽瑪、 約翰·弗利賽德斯、 拉爾夫·約翰遜 和 理查德·赫爾姆 這四位做者接受了模式的概念。 1994 年， 他們出版了 《設計模式： 可複用面向對象軟件的基礎》 一書， 將設計模式的概念應用到程序開發領域中。 github
其實有一部分人並無仔細閱讀過設計模式的相關書籍和資料，但依舊能夠編寫出優秀的代碼。這主要是因爲在通過衆多項目的錘鍊和對程序設計的不斷追求，從而在多年編程歷程上提煉出來的心得體會。而這份經驗最終會與設計模式提到的內容幾乎一致，一樣會要求高內聚、低耦合、可擴展、可複用。你可能也遇到相似的經歷，在學習一些框架的源碼時，發現它裏的某些設計和你在作開發時同樣。編程
我怎麼學不會設計模式？ 錢也花了，書也買了。代碼仍是一坨一坨的！設計模式是由多年的經驗提煉出來開發指導思想。就像我告訴你自行車怎麼騎、汽車怎麼開，但只要你沒跑過幾千千米，你能記住的只是理論，想上道依舊很慌！設計模式
因此，本設計模式專題系列開始，會帶着你使用設計模式的思想去優化代碼。從而學習設計模式的心得並融入給本身。固然這裏還須要多加練習，必定是人車合一，才能站在設計模式的基礎上構建出更加合理的代碼。架構
2、開發環境
- JDK 1.8
- Idea + Maven
-
涉及工程三個，能夠經過關注公衆號：
bugstack蟲洞棧，回覆源碼下載獲取。你會得到一個鏈接打開後的列表中編號18：itstack-demo-design框架工程 描述 itstack-demo-design-1-00 場景模擬工程，用於提供三組不一樣獎品的發放接口 itstack-demo-design-1-01 使用一坨代碼實現業務需求，也是對ifelse的使用 itstack-demo-design-1-02 經過設計模式優化改造代碼，產生對比性從而學習 - 1-00，1 表明着第一個設計模式，工廠方法模式
- 1-00，00 表明模擬的場景
- 1-01，01 表明第一種實現方案，後續 02 03 以此類推
2、工廠方法模式介紹
- 工廠方法模式，圖片來自 refactoringguru.cn
工廠模式又稱工廠方法模式，是一種建立型設計模式，其在父類中提供一個建立對象的方法， 容許子類決定實例化對象的類型。ide
這種設計模式也是 Java 開發中最多見的一種模式，它的主要意圖是定義一個建立對象的接口，讓其子類本身決定實例化哪個工廠類，工廠模式使其建立過程延遲到子類進行。
簡單說就是爲了提供代碼結構的擴展性，屏蔽每個功能類中的具體實現邏輯。讓外部能夠更加簡單的只是知道調用便可，同時，這也是去掉衆多ifeslse的方式。固然這可能也有一些缺點，好比須要實現的類很是多，如何去維護，怎樣減低開發成本。但這些問題均可以在後續的設計模式結合使用中，逐步下降。
3、模擬發獎多種商品
爲了可讓整個學習的案例更加貼近實際開發，這裏模擬互聯網中在營銷場景下的業務。因爲營銷場景的複雜、多變、臨時的特性，它所須要的設計須要更加深刻，不然會常常面臨各類緊急CRUD操做，從而讓代碼結構混亂不堪，難以維護。
在營銷場景中常常會有某個用戶作了一些操做；打卡、分享、留言、邀請註冊等等，進行返利積分，最後經過積分在兌換商品，從而促活和拉新。
那麼在這裏咱們模擬積分兌換中的發放多種類型商品，假如如今咱們有以下三種類型的商品接口；
| 序號 | 類型 | 接口 |
|---|---|---|
| 1 | 優惠券 | CouponResult sendCoupon(String uId, String couponNumber, String uuid) |
| 2 | 實物商品 | Boolean deliverGoods(DeliverReq req) |
| 3 | 第三方愛奇藝兌換卡 | void grantToken(String bindMobileNumber, String cardId) |
從以上接口來看有以下信息：
- 三個接口返回類型不一樣，有對象類型、布爾類型、還有一個空類型。
- 入參不一樣，發放優惠券須要仿重、兌換卡須要卡ID、實物商品須要發貨位置(對象中含有)。
- 另外可能會隨着後續的業務的發展，會新增其餘種商品類型。由於你全部的開發需求都是隨着業務對市場的拓展而帶來的。
4、用一坨坨代碼實現
若是不考慮任何擴展性，只爲了儘快知足需求，那麼對這麼幾種獎勵發放只需使用ifelse語句判斷，調用不一樣的接口便可知足需求。可能這也是一些剛入門編程的小夥伴，經常使用的方式。接下來咱們就先按照這樣的方式來實現業務的需求。
1. 工程結構
itstack-demo-design-1-01
└── src
├── main
│ └── java
│ └── org.itstack.demo.design
│ ├── AwardReq.java
│ ├── AwardRes.java
│ └── PrizeController.java
└── test
└── java
└── org.itstack.demo.design.test
└── ApiTest.java
- 工程結構上很是簡單，一個入參對象
AwardReq、一個出參對象AwardRes，以及一個接口類PrizeController
2. ifelse實現需求
public class PrizeController {
private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(PrizeController.class);
public AwardRes awardToUser(AwardReq req) {
String reqJson = JSON.toJSONString(req);
AwardRes awardRes = null;
try {
logger.info("獎品發放開始{}。req:{}", req.getuId(), reqJson);
// 按照不一樣類型方法商品[1優惠券、2實物商品、3第三方兌換卡(愛奇藝)]
if (req.getAwardType() == 1) {
CouponService couponService = new CouponService();
CouponResult couponResult = couponService.sendCoupon(req.getuId(), req.getAwardNumber(), req.getBizId());
if ("0000".equals(couponResult.getCode())) {
awardRes = new AwardRes("0000", "發放成功");
} else {
awardRes = new AwardRes("0001", couponResult.getInfo());
}
} else if (req.getAwardType() == 2) {
GoodsService goodsService = new GoodsService();
DeliverReq deliverReq = new DeliverReq();
deliverReq.setUserName(queryUserName(req.getuId()));
deliverReq.setUserPhone(queryUserPhoneNumber(req.getuId()));
deliverReq.setSku(req.getAwardNumber());
deliverReq.setOrderId(req.getBizId());
deliverReq.setConsigneeUserName(req.getExtMap().get("consigneeUserName"));
deliverReq.setConsigneeUserPhone(req.getExtMap().get("consigneeUserPhone"));
deliverReq.setConsigneeUserAddress(req.getExtMap().get("consigneeUserAddress"));
Boolean isSuccess = goodsService.deliverGoods(deliverReq);
if (isSuccess) {
awardRes = new AwardRes("0000", "發放成功");
} else {
awardRes = new AwardRes("0001", "發放失敗");
}
} else if (req.getAwardType() == 3) {
String bindMobileNumber = queryUserPhoneNumber(req.getuId());
IQiYiCardService iQiYiCardService = new IQiYiCardService();
iQiYiCardService.grantToken(bindMobileNumber, req.getAwardNumber());
awardRes = new AwardRes("0000", "發放成功");
}
logger.info("獎品發放完成{}。", req.getuId());
} catch (Exception e) {
logger.error("獎品發放失敗{}。req:{}", req.getuId(), reqJson, e);
awardRes = new AwardRes("0001", e.getMessage());
}
return awardRes;
}
private String queryUserName(String uId) {
return "花花";
}
private String queryUserPhoneNumber(String uId) {
return "15200101232";
}
}
- 如上就是使用
ifelse很是直接的實現出來業務需求的一坨代碼，若是僅從業務角度看，研發如期甚至提早實現了功能。 - 那這樣的代碼目前來看並不會有什麼問題，但若是在通過幾回的迭代和拓展，接手這段代碼的研發將十分痛苦。重構成本高須要理清以前每個接口的使用，測試迴歸驗證時間長，須要所有驗證一次。這也就是不少人並不肯意接手別人的代碼，若是接手了又被壓榨開發時間。那麼可想而知這樣的
ifelse還會繼續增長。
3. 測試驗證
寫一個單元測試來驗證上面編寫的接口方式，養成單元測試的好習慣會爲你加強代碼質量。
編寫測試類：
@Test
public void test_awardToUser() {
PrizeController prizeController = new PrizeController();
System.out.println("\r\n模擬發放優惠券測試\r\n");
// 模擬發放優惠券測試
AwardReq req01 = new AwardReq();
req01.setuId("10001");
req01.setAwardType(1);
req01.setAwardNumber("EGM1023938910232121323432");
req01.setBizId("791098764902132");
AwardRes awardRes01 = prizeController.awardToUser(req01);
logger.info("請求參數：{}", JSON.toJSON(req01));
logger.info("測試結果：{}", JSON.toJSON(awardRes01));
System.out.println("\r\n模擬方法實物商品\r\n");
// 模擬方法實物商品
AwardReq req02 = new AwardReq();
req02.setuId("10001");
req02.setAwardType(2);
req02.setAwardNumber("9820198721311");
req02.setBizId("1023000020112221113");
Map<String,String> extMap = new HashMap<String,String>();
extMap.put("consigneeUserName", "謝飛機");
extMap.put("consigneeUserPhone", "15200292123");
extMap.put("consigneeUserAddress", "吉林省.長春市.雙陽區.XX街道.檀溪苑小區.#18-2109");
req02.setExtMap(extMap);
commodityService_2.sendCommodity("10001","9820198721311","1023000020112221113", extMap);
AwardRes awardRes02 = prizeController.awardToUser(req02);
logger.info("請求參數：{}", JSON.toJSON(req02));
logger.info("測試結果：{}", JSON.toJSON(awardRes02));
System.out.println("\r\n第三方兌換卡(愛奇藝)\r\n");
AwardReq req03 = new AwardReq();
req03.setuId("10001");
req03.setAwardType(3);
req03.setAwardNumber("AQY1xjkUodl8LO975GdfrYUio");
AwardRes awardRes03 = prizeController.awardToUser(req03);
logger.info("請求參數：{}", JSON.toJSON(req03));
logger.info("測試結果：{}", JSON.toJSON(awardRes03));
}
結果：
模擬發放優惠券測試
22:17:55.668 [main] INFO o.i.demo.design.PrizeController - 獎品發放開始10001。req:{"awardNumber":"EGM1023938910232121323432","awardType":1,"bizId":"791098764902132","uId":"10001"}
模擬發放優惠券一張：10001,EGM1023938910232121323432,791098764902132
22:17:55.671 [main] INFO o.i.demo.design.PrizeController - 獎品發放完成10001。
22:17:55.673 [main] INFO org.itstack.demo.test.ApiTest - 請求參數：{"uId":"10001","bizId":"791098764902132","awardNumber":"EGM1023938910232121323432","awardType":1}
22:17:55.674 [main] INFO org.itstack.demo.test.ApiTest - 測試結果：{"code":"0000","info":"發放成功"}
模擬方法實物商品
22:17:55.675 [main] INFO o.i.demo.design.PrizeController - 獎品發放開始10001。req:{"awardNumber":"9820198721311","awardType":2,"bizId":"1023000020112221113","extMap":{"consigneeUserName":"謝飛機","consigneeUserPhone":"15200292123","consigneeUserAddress":"吉林省.長春市.雙陽區.XX街道.檀溪苑小區.#18-2109"},"uId":"10001"}
模擬發貨實物商品一個：{"consigneeUserAddress":"吉林省.長春市.雙陽區.XX街道.檀溪苑小區.#18-2109","consigneeUserName":"謝飛機","consigneeUserPhone":"15200292123","orderId":"1023000020112221113","sku":"9820198721311","userName":"花花","userPhone":"15200101232"}
22:17:55.677 [main] INFO o.i.demo.design.PrizeController - 獎品發放完成10001。
22:17:55.677 [main] INFO org.itstack.demo.test.ApiTest - 請求參數：{"extMap":{"consigneeUserName":"謝飛機","consigneeUserAddress":"吉林省.長春市.雙陽區.XX街道.檀溪苑小區.#18-2109","consigneeUserPhone":"15200292123"},"uId":"10001","bizId":"1023000020112221113","awardNumber":"9820198721311","awardType":2}
22:17:55.677 [main] INFO org.itstack.demo.test.ApiTest - 測試結果：{"code":"0000","info":"發放成功"}
第三方兌換卡(愛奇藝)
22:17:55.678 [main] INFO o.i.demo.design.PrizeController - 獎品發放開始10001。req:{"awardNumber":"AQY1xjkUodl8LO975GdfrYUio","awardType":3,"uId":"10001"}
模擬發放愛奇藝會員卡一張：15200101232，AQY1xjkUodl8LO975GdfrYUio
22:17:55.678 [main] INFO o.i.demo.design.PrizeController - 獎品發放完成10001。
22:17:55.678 [main] INFO org.itstack.demo.test.ApiTest - 請求參數：{"uId":"10001","awardNumber":"AQY1xjkUodl8LO975GdfrYUio","awardType":3}
22:17:55.678 [main] INFO org.itstack.demo.test.ApiTest - 測試結果：{"code":"0000","info":"發放成功"}
Process finished with exit code 0
- 運行結果正常，知足當前全部業務產品需求，寫的還很快。但！實在難覺得維護！
5、工廠模式優化代碼
接下來使用工廠方法模式來進行代碼優化，也算是一次很小的重構。整理重構會你會發現代碼結構清晰了、也具有了下次新增業務需求的擴展性。但在實際使用中還會對此進行完善，目前的只是抽離出最核心的部分體現到你面前，方便學習。
1. 工程結構
itstack-demo-design-1-02
└── src
├── main
│ └── java
│ └── org.itstack.demo.design
│ ├── store
│ │ ├── impl
│ │ │ ├── CardCommodityService.java
│ │ │ ├── CouponCommodityService.java
│ │ │ └── GoodsCommodityService.java
│ │ └── ICommodity.java
│ └── StoreFactory.java
└── test
└── java
└── org.itstack.demo.design.test
└── ApiTest.java
- 首先，從上面的工程結構中你是否一些感受，好比；它看上去清晰了、這樣分層能夠更好擴展了、彷佛能夠想象到每個類作了什麼。
- 若是還不能理解爲何這樣修改，也沒有關係。由於你是在經過這樣的文章，來學習設計模式的魅力。而且再獲取源碼後，進行實際操做幾回也就慢慢掌握了
工廠模式的技巧。
2. 代碼實現
2.1 定義發獎接口
public interface ICommodity {
void sendCommodity(String uId, String commodityId, String bizId, Map<String, String> extMap) throws Exception;
}
- 全部的獎品不管是實物、虛擬仍是第三方，都須要經過咱們的程序實現此接口進行處理，以保證最終入參出參的統一性。
- 接口的入參包括；
用戶ID、獎品ID、業務ID以及擴展字段用於處理髮放實物商品時的收穫地址。
2.2 實現獎品發放接口
優惠券
public class CouponCommodityService implements ICommodity {
private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CouponCommodityService.class);
private CouponService couponService = new CouponService();
public void sendCommodity(String uId, String commodityId, String bizId, Map<String, String> extMap) throws Exception {
CouponResult couponResult = couponService.sendCoupon(uId, commodityId, bizId);
logger.info("請求參數[優惠券] => uId：{} commodityId：{} bizId：{} extMap：{}", uId, commodityId, bizId, JSON.toJSON(extMap));
logger.info("測試結果[優惠券]：{}", JSON.toJSON(couponResult));
if (!"0000".equals(couponResult.getCode())) throw new RuntimeException(couponResult.getInfo());
}
}
實物商品
public class GoodsCommodityService implements ICommodity {
private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(GoodsCommodityService.class);
private GoodsService goodsService = new GoodsService();
public void sendCommodity(String uId, String commodityId, String bizId, Map<String, String> extMap) throws Exception {
DeliverReq deliverReq = new DeliverReq();
deliverReq.setUserName(queryUserName(uId));
deliverReq.setUserPhone(queryUserPhoneNumber(uId));
deliverReq.setSku(commodityId);
deliverReq.setOrderId(bizId);
deliverReq.setConsigneeUserName(extMap.get("consigneeUserName"));
deliverReq.setConsigneeUserPhone(extMap.get("consigneeUserPhone"));
deliverReq.setConsigneeUserAddress(extMap.get("consigneeUserAddress"));
Boolean isSuccess = goodsService.deliverGoods(deliverReq);
logger.info("請求參數[優惠券] => uId：{} commodityId：{} bizId：{} extMap：{}", uId, commodityId, bizId, JSON.toJSON(extMap));
logger.info("測試結果[優惠券]：{}", isSuccess);
if (!isSuccess) throw new RuntimeException("實物商品發放失敗");
}
private String queryUserName(String uId) {
return "花花";
}
private String queryUserPhoneNumber(String uId) {
return "15200101232";
}
}
第三方兌換卡
public class CardCommodityService implements ICommodity {
private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CardCommodityService.class);
// 模擬注入
private IQiYiCardService iQiYiCardService = new IQiYiCardService();
public void sendCommodity(String uId, String commodityId, String bizId, Map<String, String> extMap) throws Exception {
String mobile = queryUserMobile(uId);
iQiYiCardService.grantToken(mobile, bizId);
logger.info("請求參數[愛奇藝兌換卡] => uId：{} commodityId：{} bizId：{} extMap：{}", uId, commodityId, bizId, JSON.toJSON(extMap));
logger.info("測試結果[愛奇藝兌換卡]：success");
}
private String queryUserMobile(String uId) {
return "15200101232";
}
}
- 從上面能夠看到每一種獎品的實現都包括在本身的類中，新增、修改或者刪除都不會影響其餘獎品功能的測試，下降回歸測試的可能。
- 後續在新增的獎品只須要按照此結構進行填充便可，很是易於維護和擴展。
- 在統一了入參以及出參後，調用方不在須要關心獎品發放的內部邏輯，按照統一的方式便可處理。
2.3 建立商店工廠
public class StoreFactory {
public ICommodity getCommodityService(Integer commodityType) {
if (null == commodityType) return null;
if (1 == commodityType) return new CouponCommodityService();
if (2 == commodityType) return new GoodsCommodityService();
if (3 == commodityType) return new CardCommodityService();
throw new RuntimeException("不存在的商品服務類型");
}
}
- 這裏咱們定義了一個商店的工廠類，在裏面按照類型實現各類商品的服務。能夠很是乾淨整潔的處理你的代碼，後續新增的商品在這裏擴展便可。若是你不喜歡
if判斷，也可使用switch或者map配置結構，會讓代碼更加乾淨。 - 另外不少代碼檢查軟件和編碼要求，不喜歡if語句後面不寫擴展，這裏是爲了更加乾淨的向你體現邏輯。在實際的業務編碼中能夠添加括號。
3. 測試驗證
編寫測試類：
@Test
public void test_commodity() throws Exception {
StoreFactory storeFactory = new StoreFactory();
// 1. 優惠券
ICommodity commodityService_1 = storeFactory.getCommodityService(1);
commodityService_1.sendCommodity("10001", "EGM1023938910232121323432", "791098764902132", null);
// 2. 實物商品
ICommodity commodityService_2 = storeFactory.getCommodityService(2);
Map<String,String> extMap = new HashMap<String,String>();
extMap.put("consigneeUserName", "謝飛機");
extMap.put("consigneeUserPhone", "15200292123");
extMap.put("consigneeUserAddress", "吉林省.長春市.雙陽區.XX街道.檀溪苑小區.#18-2109");
commodityService_2.sendCommodity("10001","9820198721311","1023000020112221113", extMap);
// 3. 第三方兌換卡(愛奇藝)
ICommodity commodityService_3 = storeFactory.getCommodityService(3);
commodityService_3.sendCommodity("10001","AQY1xjkUodl8LO975GdfrYUio",null,null);
}
結果：
模擬發放優惠券一張：10001,EGM1023938910232121323432,791098764902132
22:48:10.922 [main] INFO o.i.d.d.s.i.CouponCommodityService - 請求參數[優惠券] => uId：10001 commodityId：EGM1023938910232121323432 bizId：791098764902132 extMap：null
22:48:10.957 [main] INFO o.i.d.d.s.i.CouponCommodityService - 測試結果[優惠券]：{"code":"0000","info":"發放成功"}
模擬發貨實物商品一個：{"consigneeUserAddress":"吉林省.長春市.雙陽區.XX街道.檀溪苑小區.#18-2109","consigneeUserName":"謝飛機","consigneeUserPhone":"15200292123","orderId":"1023000020112221113","sku":"9820198721311","userName":"花花","userPhone":"15200101232"}
22:48:10.962 [main] INFO o.i.d.d.s.impl.GoodsCommodityService - 請求參數[優惠券] => uId：10001 commodityId：9820198721311 bizId：1023000020112221113 extMap：{"consigneeUserName":"謝飛機","consigneeUserAddress":"吉林省.長春市.雙陽區.XX街道.檀溪苑小區.#18-2109","consigneeUserPhone":"15200292123"}
22:48:10.962 [main] INFO o.i.d.d.s.impl.GoodsCommodityService - 測試結果[優惠券]：true
模擬發放愛奇藝會員卡一張：15200101232，null
22:48:10.963 [main] INFO o.i.d.d.s.impl.CardCommodityService - 請求參數[愛奇藝兌換卡] => uId：10001 commodityId：AQY1xjkUodl8LO975GdfrYUio bizId：null extMap：null
22:48:10.963 [main] INFO o.i.d.d.s.impl.CardCommodityService - 測試結果[愛奇藝兌換卡]：success
Process finished with exit code 0
- 運行結果正常，既知足了業務產品需求，也知足了本身對代碼的追求。這樣的代碼部署上線運行，心裏不會恐慌，不會以爲半夜會有電話。
- 另外從運行測試結果上也能夠看出來，在進行封裝後能夠很是清晰的看到一整套發放獎品服務的完整性，統一了入參、統一告終果。
6、總結
- 從上到下的優化來看，工廠方法模式並不複雜，甚至這樣的開發結構在你有所理解後，會發現更加簡單了。
- 那麼這樣的開發的好處知道後，也能夠總結出來它的優勢；
避免建立者與具體的產品邏輯耦合、知足單一職責，每個業務邏輯實現都在所屬本身的類中完成、知足開閉原則，無需更改使用調用方就能夠在程序中引入新的產品類型。但這樣也會帶來一些問題，好比有很是多的獎品類型，那麼實現的子類會極速擴張。所以也須要使用其餘的模式進行優化，這些在後續的設計模式中會逐步涉及到。 - 從案例入手看設計模式每每要比看理論學的更加容易，由於案例是縮短理論到上手的最佳方式，若是你已經有所收穫，必定要去嘗試實操。
7、往期推薦
Java開發架構篇：初識領域驅動設計DDD落地Java開發架構篇：DDD模型領域層決策規則樹服務設計Java開發架構篇：領域驅動設計架構基於SpringCloud搭建微服務11 萬字的字節碼編程系列合集放送
8、彩蛋
CodeGuide | 程序員編碼指南 Go!
<br/>本代碼庫是做者小傅哥多年從事一線互聯網 Java 開發的學習歷程技術彙總，旨在爲你們提供一個清晰詳細的學習教程，側重點更傾向編寫Java核心內容。若是本倉庫能爲您提供幫助，請給予支持(關注、點贊、分享)！
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