一文搞懂三種工廠模式
上一篇文章詳細學習了單例模式的多種寫法，今天來學習一下以下三種模式：簡單工廠、工廠方法、抽象工廠模式，其實簡單工廠模式不屬於 GOF 23 種設計模式，不過它實現簡單，在有些場景下它也比較適用，因此就首先來看一下它。java
簡單工廠模式
一般咱們使用 new 關鍵字就能夠建立對象，爲何還要使用工廠模式呢？咱們如下面這個例子來看一下。git
若是有一個手機店，出售 IPhone、Samsung、Huawei 品牌的手機。github
public class Phone {
public void pay() {}
public void box() {}
}
class IPhone extends Phone {
}
class Samsung extends Phone {
}
class Huawei extends Phone {
}
複製代碼
顧客在購買手機的代碼能夠這樣寫：設計模式
public class PhoneStore {
public Phone buyPhone(String type) {
Phone phone = null;
if ("Iphone".equals(type)) {
phone = new IPhone();
} else if ("Samsung".equals(type)) {
phone = new Samsung();
} else if ("Huawei ".equals(type)) {
phone = new Huawei();
}
phone.pay();
phone.box();
return phone;
}
}
複製代碼
若是店鋪想要增長競爭力，又添加了幾種手機品牌，就須要去修改 buyPhone 方法，在其中繼續添加 if-else 語句。框架
也就是說，若是代碼有變化或擴展，就必須從新修改該方法，這就違反了對擴展開放、對修改關閉的原則。並且這樣修改對於系統來講，將難以維護和更新。dom
其實，咱們能夠將建立對象的代碼移到另外一個對象，封裝成一個工廠類，在添加或改變手機的品牌時，只須要修改該工廠類便可：ide
public class SimplePhoneFactory {
public static Phone createPhone(String type) {
Phone phone = null;
if ("Iphone".equals(type)) {
phone = new IPhone();
} else if ("Samsung".equals(type)) {
phone = new Samsung();
} else if ("Huawei ".equals(type)) {
phone = new Huawei();
}
return phone;
}
}
複製代碼
而 PhoneStore 的代碼就能夠修改成：學習
public class PhoneStore {
public Phone buyPhone(String type) {
Phone phone = SimplePhoneFactory.createPhone(type);
phone.pay();
phone.box();
return phone;
}
}
複製代碼
上述模式就是簡單工廠模式，也能夠利用靜態方法來定義工廠，這稱爲靜態工廠。ui
咱們來看一下它的 UML 圖：spa
下面來總結一下，簡單工廠模式有哪些優缺點。
優勢：
- 若是一個調用者想建立一個對象，只要知道其名稱就能夠了。
- 若是想增長一個產品，只要實現一個新的擴展自工廠類的子類就能夠了。
- 它屏蔽了產品的具體實現，調用者只須要關心產品的接口。
但它也有一些缺點：
- 每次增長產品時，都須要增長一個產品類，使得系統中的類太多，增長了系統的複雜度。
簡單工廠模式具體實踐
Calendar#createCalendar
該方法部分源碼以下：
private static Calendar createCalendar(TimeZone zone, Locale aLocale) ··· if (aLocale.getLanguage() == "th" && aLocale.getCountry() == "TH") {
cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
} else if (aLocale.getVariant() == "JP" && aLocale.getLanguage() == "ja"
&& aLocale.getCountry() == "JP") {
cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
} else {
cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
}
}
複製代碼
這裏會根據傳入的語言和國家來決定生成什麼 Calendar。
工廠方法模式
若是手機店規模比較大，但願開設 IPhone、Samsung、Huawei 專賣分店（假設分店本身製做手機），這應該如何擴展呢？
因爲購買手機的過程相似，都須要付款、打包；而分店則須要生產其相應品牌的手機。咱們能夠將 PhoneStore 修改成抽象類 ，將 SimplePhoneFactory 的 createPhone 方法改成抽象方法，放置到 AbstractPhoneStore 中。
public abstract class PhoneStore {
public Phone buyPhone() {
Phone phone = createPhone();
phone.pay();
phone.box();
return phone;
}
protected abstract Phone createPhone();
}
複製代碼
IPhone、Samsung、Huawei 三種產品分別以下：
public class Phone {
public void pay() { }
public void box() { }
}
class IPhone extends Phone {
}
class Samsung extends Phone {
}
class Huawei extends Phone {
}
複製代碼
三種產品對應的 IPhone、Samsung、Huawei 三家分店，它們的具體實現以下：
public class IPhoneStore extends PhoneStore {
@Override
protected Phone createPhone() {
return new IPhone();
}
}
public class SamsungStore extends PhoneStore {
@Override
protected Phone createPhone() {
return new Samsung();
}
}
public class HuaweiStore extends PhoneStore {
@Override
protected Phone createPhone() {
return new Huawei();
}
}
複製代碼
若是咱們要 IPhone 手機，代碼能夠以下：
public class Client {
public static void main(String[] args) {
PhoneStore phoneStore = new IPhoneStore();
Phone phone = phoneStore.buyPhone();
// phone 爲 IPhone
}
}
複製代碼
上述這種模式就是工廠方法模式，它會定義一個建立對象的接口，但讓實現這個接口的類來決定實例化哪一個類。例如這裏建立了一個 PhoneStore 抽象類，但實際上由 IPhoneStore 來決定實例化哪一個 Phone 的實現類。
咱們能夠看到工廠方法模式包括了四個角色：
- Product：抽象產品，對應上面的 Phone；
- ConcreteProduct：具體產品，對應 IPhone、Samsung、Huawei 等；
- Factory：抽象工廠，對應 PhoneStore；
- ConcreteFactory：具體工廠，對應 IPhoneStore、SamsungStore、HuaweiStore。
它的 UML 圖以下：
下面總結一下工廠方法模式的優勢：
- 用戶只須要關心所需產品對應的工廠，而無需關心建立產品的細節；
- 在系統中加入新產品時，無需修改抽象工廠和抽象產品的接口，也無需修改其餘的具體工廠和具體產品，只須要添加一個具體的工廠和具體產品就能夠了。
缺點：
- 每添加一個新產品就要添加對應的工廠和產品，形成系統中類的個數太多，增長了系統的複雜度。
- 考慮系統的擴展性，須要引入抽象層，增長了系統的抽象性，系統實現的難度也加大。
簡單工廠模式與工廠方法模式之間的區別以下：
- 在簡單工廠中，是將對象的建立封裝在另外一個類中；
- 而在工廠方法中，它建立了一個框架，由子類來決定建立哪一個對象。
工廠方法模式具體實踐
Java 集合的 iterator 方法就是一個工廠方法。部分集合的 UML 圖以下：
抽象工廠
該實例中抽象工廠就是 Iterable 接口：
public interface Iterable<T> {
Iterator<T> iterator();
}
複製代碼
具體工廠
具體工廠在 Java 集合中很是多，這裏舉兩個例子，例如在 ArrayList 中的實現：
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
}
複製代碼
在 HashMap 中的實現中，entrySet 方法返回一個 EntrySet 對象：
final class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
public final Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
return new EntryIterator();
}
}
複製代碼
抽象產品
抽象產品就是 Iterator 接口
public interface Iterator<E> {
boolean hasNext();
E next();
}
複製代碼
具體產品
這裏的具體產品，以上面說的 ArrayList 中的 Itr 和 EntrySet 中的 EntryIterator 爲例。
Itr 對象以下：
private class Itr implements Iterator<E> {
public boolean hasNext() { ··· }
public E next() { ··· }
}
複製代碼
EntryIterator 對象以下：
abstract class HashIterator {
public final boolean hasNext() { ··· }
final Node<K,V> nextNode() { ··· }
}
final class EntryIterator extends HashIterator implements Iterator<Map.Entry<K,V>> {
public final Map.Entry<K,V> next() { return nextNode(); }
}
複製代碼
抽象工廠模式
若是想要改變商業模式，三家專賣店內不只能夠賣 IPhone、Sansung、Huawei 三種品牌的手機，也能夠賣相應品牌的電腦（假設分店本身生產手機、電腦），這應該如何設計呢？（這個例子不太符合實際狀況，不過能說明抽象工廠模式的含義，湊合看吧）
店鋪能夠以下設計：
public abstract class PhoneStore {
public Phone buyPhone() {
Phone phone = createPhone();
phone.pay();
phone.box();
return phone;
}
public Computer buyComputer() {
Computer computer = createComputer();
computer.pay();
computer.pack();
return computer;
}
protected abstract Phone createPhone();
protected abstract Computer createComputer();
}
複製代碼
三種品牌的手機類以下：
public class Phone {
public void pay() { }
public void box() { }
}
class IPhone extends Phone {
}
class SamsungPhone extends Phone {
}
class HuaweiPhone extends Phone {
}
複製代碼
三種品牌的電腦類以下：
public class Computer {
public void pay() { }
public void pack() { }
}
class MacComputer extends Computer {
}
class SamsungComputer extends Computer {
}
class HuaweiComputer extends Computer {
}
複製代碼
對於三家相應品牌的專賣店，它們的具體實現以下：
public class IPhoneStore extends PhoneStore {
@Override
protected Phone createPhone() {
return new IPhone();
}
@Override
protected Computer createComputer() {
return new MacComputer();
}
}
public class SamsungStore extends PhoneStore {
@Override
protected Phone createPhone() {
return new SamsungPhone();
}
@Override
protected Computer createComputer() {
return new SamsungComputer();
}
}
public class HuaweiStore extends PhoneStore {
@Override
protected Phone createPhone() {
return new HuaweiPhone();
}
@Override
protected Computer createComputer() {
return new HuaweiComputer();
}
}
複製代碼
若是咱們要在 IPhone 專賣店購買手機和電腦，代碼能夠以下：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
PhoneStore phoneStore = new IPhoneStore();
Phone phone = phoneStore.buyPhone();
Computer computer = phoneStore.buyComputer();
// phone 爲 IPhone
// computer 爲 Mac
}
}
複製代碼
上述的模式就是抽象工工廠模式，它提供了一個接口，用於建立一個產品的家族，而不須要指定具體類。每一個具體工廠會建立某個產品家族。
在上述例子，IPhoneStore、SamsungStore、HuaweiStore 就是一個個具體的工廠，它們能夠生產對應品牌的手機和電腦。其中 IPhoneStore 這個工廠就是建立 IPhone、MacComputer 這個產品家族。
它的 UML 圖以下：
下面總結一下抽象工廠模式的優缺點。
優勢：
- 一樣地，將用戶代碼和實際的具體產品解耦，使其無需關心產品的建立細節；
- 使用某個工廠，能夠建立一系列相關的產品。若是想要增長一條個產品線，例如上面想要增長一個新的品牌店和其相應的產品，只須要擴展 PhoneStore 工廠，並建立相應的 Phone、Computer 類便可，很是簡單。
缺點：
- 限制了所能建立的產品集合，例如上面的 Phone 和 Computer，若是想要增長新的產品，增長 camera，就會比較困難，須要修改抽象工廠的接口，會增長很大的工做量；
- 另外，工廠類和產品類較多，增長了系統的抽象性和複雜度。
抽象工廠模式與工廠方法模式很相似，它們之間的區別以下：
- 在工廠方法模式中，每一個具體工廠負責建立一個具體產品。因此，在增長一個具體產品時，也要增長其相應的工廠，須要建立一個繼承自抽象工廠的類，並覆蓋它的工廠方法。也就是所說的工廠方法使用繼承建立對象。
- 而在抽象工廠模式中，每一個具體工廠負責建立一個系列的具體產品。因此，只有在新增長一個類型的具體產品時，才須要增長相應的工廠。它能夠用來建立一系列具體產品，將這些相關的產品組合起來，也就是所說的使用組合建立對象。
它們之間也有一些關聯，就是抽象工廠的方法以工廠方法的方法來實現。在抽象工廠的接口中，每一個方法都負責建立一個具體產品，而具體工廠來提供具體的實現。
例如，PhoneStore 中的 createPhone、createComputer 方法由子類實現，這兩個方法單獨來看都是在建立一個對象，其實也就是一個工廠方法。
抽象工廠模式的實踐
JDBC 中的 Connection 就是一個抽象工廠模式，在不一樣的鏈接池中有不一樣的實現，例如 druid 和 dbcp：
因爲本人對於 druid 和 dbcp 的實現也不太熟悉，這裏就很少解釋了，有興趣的小夥伴能夠本身研究一下。
參考資料
- 《Head First 設計模式》
- CyC2018/CS-Notes：設計模式
- 越努力越幸運-致本身：java設計模式精講 Debug 方式+內存分析 第4章 簡單工廠模式
- 1. Java三種工廠模式
- 2. 三種工廠模式
- 3. java三種工廠模式
- 4. 設計模式-三種工廠模式
- 5. 設計模式：三種工廠模式
- 6. 三種工廠模式詳解-簡單工廠模式、工廠模式、抽象工廠模式
- 7. 一篇搞懂工廠模式的實戰應用
- 8. 設計模式之工廠模式 三種工廠模式的實現方式
- 9. 三種工廠模式總結【通俗易懂，配代碼】
- 10. 常用設計模式(一)-UML圖和三種工廠模式
- 更多相關文章...
- • Scala 模式匹配 - Scala教程
- • SVN 啓動模式 - SVN 教程
- • 委託模式
- • IDEA下SpringBoot工程配置文件沒有提示
-
每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
- 1. python的安裝和Hello，World編寫
- 2. 重磅解讀：K8s Cluster Autoscaler模塊及對應華爲雲插件Deep Dive
- 3. 鴻蒙學習筆記2（永不斷更）
- 4. static關鍵字 和構造代碼塊
- 5. JVM筆記
- 6. 無法啓動 C/C++ 語言服務器。IntelliSense 功能將被禁用。錯誤: Missing binary at c:\Users\MSI-NB\.vscode\extensions\ms-vsc
- 7. 【Hive】Hive返回碼狀態含義
- 8. Java樹形結構遞歸（以時間換空間）和非遞歸（以空間換時間）
- 9. 數據預處理---缺失值
- 10. 都要2021年了，現代C++有什麼值得我們學習的？
- 1. Java三種工廠模式
- 2. 三種工廠模式
- 3. java三種工廠模式
- 4. 設計模式-三種工廠模式
- 5. 設計模式：三種工廠模式
- 6. 三種工廠模式詳解-簡單工廠模式、工廠模式、抽象工廠模式
- 7. 一篇搞懂工廠模式的實戰應用
- 8. 設計模式之工廠模式 三種工廠模式的實現方式
- 9. 三種工廠模式總結【通俗易懂，配代碼】
- 10. 常用設計模式(一)-UML圖和三種工廠模式