設計模式詳解(二)：工廠方法模式、抽象工廠模式

時間 2019-11-11

標籤設計模式詳解工廠方法抽象简体版

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2. 工廠方法模式html

（1）概念java

工廠方法模式的定義是：定義一個用於建立對象的接口，讓子類決定實現哪個類。設計模式

即工廠父類負責定義建立產品對象的公共接口，工廠子類負責生成具體的產品對象。框架

將產品類的實例化操做延遲到工廠子類中完成，即經過工廠子類來肯定究竟應該實例化哪個具體產品類。dom

工廠方法模式是簡單工廠模式的延伸與改進，既繼承了其封裝性等優勢，又彌補了其缺陷（提升擴展性），使其符合原則的要求。ide

在工廠方法模式中，每個具體工廠只能生產一種具體產品。具體工廠與具體產品一一對應。工具

（2）類圖、典型代碼ui

Factory（抽象類或接口）：抽象工廠類，聲明瞭工廠方法，用於返回一個產品。抽象工廠是工廠方法模式的核心，它與應用程序無關。spa

ConcreteFactory（實現類）：具體工廠類，實現抽象工廠類中聲明的方法，可由客戶端調用，返回一個具體產品類的實例。設計

Product（抽象類或接口）：抽象產品類，定義了產品的接口，是產品對象的共同父類或接口。

ConcreteProduct（實現類）：具體產品類，實現了抽象產品類的方法，其具體產品由對應的具體工廠建立。

典型代碼以下：

//抽象工廠類
public interface Factory {
    public Product factoryMethod();
}

//具體工廠類之一
public class ConcreteFactory implements Factory {
    @Override
    public Product factoryMethod() {
        return new ConcreteFactory();
    }
}

（3）舉例

原有一個工廠生產一種電視機，現分爲兩個子工廠：海爾工廠生產海爾電視機，海信工廠生產海信電視機。

根據工廠方法模式設計類圖以下：

實現代碼以下：

//抽象產品類，定義全部產品必須實現的方法
public interface TV {
    public void play();
}

//具體產品類1--海爾電視
public class HaierTV implements TV {

    @Override
    public void play() {
        // 海爾電視的功能
        System.out.println("海爾電視播放中...");
    }

}

//具體產品類2--海信電視
public class HisenseTV implements TV {

    @Override
    public void play() {
        // 海信電視的功能
        System.out.println("海信電視播放中...");
    }

}

//抽象工廠類，定義全部工廠必須實現的方法
public interface TVFactory {
    public TV produceTV();
}

//具體產品類1--海爾電視
public class HaierTV implements TV {

    @Override
    public void play() {
        // 海爾電視的功能
        System.out.println("海爾電視播放中...");
    }

}

//具體產品類2--海信電視
public class HisenseTV implements TV {

    @Override
    public void play() {
        // 海信電視的功能
        System.out.println("海信電視播放中...");
    }

}

//客戶端調用類--調用具體電視工廠生產對應電視
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        TVFactory factory;
        TV tv;

        // 產生海爾電視並調用其功能
        factory = new HaierTVFactory();
        tv = factory.produceTV();
        tv.play();

        // 產生海信電視並調用其功能
        factory = new HisenseTVFactory();
        tv = factory.produceTV();
        tv.play();
    }

}

輸出結果以下：

海爾電視播放中...
海信電視播放中...

若是此時還須要增長一種電視機品牌TCL，則只須要新建一個實現TV接口的具體產品類和一個實現TVFactory接口的具體工廠類便可，不須要修改其餘代碼：

//新增具體產品類3--TCL電視
public class TCLTV implements TV {

    @Override
    public void play() {
        // TCL電視的功能
        System.out.println("TCL電視播放中...");
    }

}

//新增具體工廠類3--專門生產TCL電視的TCL工廠
public class TCLTVFactory implements TVFactory {

    @Override
    public TV produceTV() {
        // 生產一個TCL電視的對象
        return new TCLTV();
    }

}

在客戶端調用類中增長調用TCL工廠生產TCL電視的語句：

        // 產生TCL電視並調用其功能
        factory = new TCLTVFactory();
        tv = factory.produceTV();
        tv.play();

輸出結果以下：

海爾電視播放中...
海信電視播放中...
TCL電視播放中...

（4）優缺點、適用場景

工廠方法模式的優勢：

　　用戶只需關心所需產品對應的工廠，無須關心建立細節（屏蔽產品類），甚至不須要知道具體產品的類名；

　　典型的解耦框架，高層模塊須要知道產品的抽象類，其餘的實現類都不用關心；

　　良好的封裝性，代碼結構清晰，優秀的擴展性，同時符合開閉原則。

工廠方法模式的缺點：

　　在添加新產品時成對增長了類的個數，增長了系統的複雜度，編譯和運行更多的類也會增長系統的開銷；

　　考慮到可擴展性引入抽象層，在客戶端代碼中均使用抽象層進行定義，增長了系統的抽象性和理解難度。

工廠方法模式的適用場景：

　　須要靈活、可擴展的框架時；

　　當一個類（好比客戶端類）不知道所須要的對象的類時（須要知道其對應的工廠）；

　　一個類經過其子類來肯定建立那個對象。

3. 抽象工廠模式

（1）概念

抽象工廠模式的定義是：爲建立一組相關或相互依賴的對象提供一個接口，並且無需指定他們的具體類。

抽象工廠模式是工廠方法模式的泛化版，即工廠方法模式只是抽象工廠模式的一種特殊狀況。

在抽象工廠模式中，每個具體工廠能夠生產多個具體產品。

（2）類圖、典型代碼

AbstractFactory（抽象類或接口）：抽象工廠類，用於聲明生產產品的方法。

ConcreteFactory（實現類）：具體工廠類，具體實現生產產品的方法，返回一個具體產品。

AbstractProduct（抽象類或接口）：抽象產品類，定義了每種產品的功能方法。

ConcreteProduct（實現類）：具體產品類，具體實現了抽象產品類定義的功能方法。

典型代碼以下：

// 抽象工廠類
public interface AbstractFactory {
    public AbstractProductA createProductA();
    public AbstractProductB createProductB();
}

// 具體工廠類之一
public class ConcreteFactory implements AbstractFactory{
    public AbstractProductA createProductA(){
        return new ConcreteProductA();
    }
    public AbstractProductB createProductB(){
        return new ConcreteProductB();
    }
}

（3）舉例

一個電器工廠能夠生產多種電器，好比海爾工廠能夠生產海爾電視和海爾空調，TCL工廠能夠生產TCL電視和TCL空調。

根據抽象工廠模式設計類圖以下：

實現代碼以下：

//抽象產品類1--電視類
public interface TV {
    public void play();
}

//電視具體產品類1--海爾電視
public class HaierTV implements TV {

    @Override
    public void play() {
        System.out.println("海爾電視播放中...");
    }

}

//電視具體產品類2--TCL電視
public class TCLTV implements TV {

    @Override
    public void play() {
        System.out.println("TCL電視播放中...");
    }

}

//抽象產品類2--空調類
public interface AirConditioner {
    public void changeTemperature();
}

//空調具體產品類1--海爾空調
public class HaierAirConditioner implements AirConditioner {

    @Override
    public void changeTemperature() {
        System.out.println("海爾空調吹風中...");
    }

}

//空調具體產品類2--TCL空調
public class TCLAirConditioner implements AirConditioner {

    @Override
    public void changeTemperature() {
        System.out.println("TCL空調吹風中...");
    }

}

//抽象工廠類，定義全部工廠必須實現的方法
public interface Factory {
    public TV produceTV();

    public AirConditioner produceAirConditioner();
}

//具體工廠類1--海爾工廠
public class HaierFactory implements Factory{

    @Override
    public TV produceTV() {
        return new HaierTV();
    }

    @Override
    public AirConditioner produceAirConditioner() {
        return new HaierAirConditioner();
    }

}

//具體工廠類2--TCL工廠
public class TCLFactory implements Factory{

    @Override
    public TV produceTV() {
        return new TCLTV();
    }

    @Override
    public AirConditioner produceAirConditioner() {
        return new TCLAirConditioner();
    }

}

運行結果以下：

海爾電視播放中...
海爾空調吹風中...
———————————————
TCL電視播放中...
TCL空調吹風中...

（4）優缺點、適用場景

抽象工廠模式的優勢：

　　隔離了具體類的生成，使客戶並不知道什麼被建立；

　　產品內的約束爲非公開狀態（好比不一樣產品的生產比例，這對調用工廠類的高層模塊是透明的）；

抽象工廠模式的缺點：

　　在添加新的產品對象時，難以擴展抽象工廠來生產新種類的產品（對接口進行擴展會致使全部子類的修改）；

抽象工廠模式的適用場景：

　　一個系統不依賴產品類實例如何被建立、組合和表達的細節時；

　　系統中有多個產品族，而每次只使用其中某一產品族時；

　　屬於同一產品族的產品將一塊兒使用；

　　多個對象有相同的約束時。

在實際的應用開發中，通常將具體類的類名寫入配置文件中，再經過Java的反射機制讀取XML格式的配置文件，根據存儲在XML文件中的類名字符串生成對象。

新建XML文件config.xml以下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<config>
    <className>xxxFactory</className>
</config>

新建工具類文件XMLUtil.java以下：

package com.test.util;

import java.io.File;

import javax.xml.parsers.DocumentBuilder;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;

import org.w3c.dom.Document;
import org.w3c.dom.Node;
import org.w3c.dom.NodeList;

public class XMLUtil {
    // 該方法用於從XML配置文件中提取類名字符串，並返回一個實例對象
    public static Object getBean() {
        try {
            // 建立DOM文檔對象
            DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory
                    .newInstance();
            DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
            Document doc = builder.parse(new File(
                    "./src/com/test/util/config.xml"));// 若不在同一路徑下，必須指定文件具體路徑，用正斜槓/或雙反斜槓\\

            // 獲取包含類名的文本節點
            NodeList nlist = doc.getElementsByTagName("className");
            Node classNode = nlist.item(0).getFirstChild();
            String cName = classNode.getNodeValue();

            // 經過類名生成實例對象並將其返回
            Class c = Class.forName("com.test.factory_method." + cName);// 若不在同一路徑下，必須寫出類的全名
            Object obj = c.newInstance();
            return obj;

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

改進工廠方法模式中的客戶端代碼以下：

//客戶端調用類--調用具體電視工廠生產對應電視
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        TVFactory factory;
        TV tv;

//        // 產生海爾電視並調用其功能
//        factory = new HaierTVFactory();
//        tv = factory.produceTV();
//        tv.play();
//
//        // 產生海信電視並調用其功能
//        factory = new HisenseTVFactory();
//        tv = factory.produceTV();
//        tv.play();
//        
//        // 產生TCL電視並調用其功能
//        factory = new TCLTVFactory();
//        tv = factory.produceTV();
//        tv.play();
        
        // 將具體類名寫入配置文件中，再經過Java反射機制讀取XML格式文件，根據類名生成對象並返回
        factory = (TVFactory) XMLUtil.getBean();
        tv = factory.produceTV();
        tv.play();
    }

}