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23種設計模式(2):工廠方法模式

定義:定義一個用於建立物件的介面,讓子類決定例項化哪一個類,工廠方法使一個類的例項化延遲到其子類。

型別:建立類模式

類圖:

工廠方法模式程式碼

interface IProduct {
	public void productMethod();
}

class Product implements IProduct {
	public void productMethod() {
		System.out.println("產品");
	}
}

interface IFactory {
	public IProduct createProduct();
}

class Factory implements IFactory {
	public IProduct createProduct() {
		return new Product();
	}
}

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		IFactory factory = new Factory();
		IProduct prodect = factory.createProduct();
		prodect.productMethod();
	}
}

工廠模式:

        首先需要說一下工廠模式。工廠模式根據抽象程度的不同分為三種:簡單工廠模式(也叫靜態工廠模式)、本文所講述的工廠方法模式、以及抽象工廠模式。工廠模式是程式設計中經常用到的一種模式。它的主要優點有:

  • 可以使程式碼結構清晰,有效地封裝變化。在程式設計中,產品類的例項化有時候是比較複雜和多變的,通過工廠模式,將產品的例項化封裝起來,使得呼叫者根本無需關心產品的例項化過程,只需依賴工廠即可得到自己想要的產品。
  • 對呼叫者遮蔽具體的產品類。如果使用工廠模式,呼叫者只關心產品的介面就可以了,至於具體的實現,呼叫者根本無需關心。即使變更了具體的實現,對呼叫者來說沒有任何影響。
  • 降低耦合度。產品類的例項化通常來說是很複雜的,它需要依賴很多的類,而這些類對於呼叫者來說根本無需知道,如果使用了工廠方法,我們需要做的僅僅是例項化好產品類,然後交給呼叫者使用。對呼叫者來說,產品所依賴的類都是透明的。

工廠方法模式:

通過工廠方法模式的類圖可以看到,工廠方法模式有四個要素:

  • 工廠介面。工廠介面是工廠方法模式的核心,與呼叫者直接互動用來提供產品。在實際程式設計中,有時候也會使用一個抽象類來作為與呼叫者互動的介面,其本質上是一樣的。
  • 工廠實現。在程式設計中,工廠實現決定如何例項化產品,是實現擴充套件的途徑,需要有多少種產品,就需要有多少個具體的工廠實現。
  • 產品介面。產品介面的主要目的是定義產品的規範,所有的產品實現都必須遵循產品介面定義的規範。產品介面是呼叫者最為關心的,產品介面定義的優劣直接決定了呼叫者程式碼的穩定性。同樣,產品介面也可以用抽象類來代替,但要注意最好不要違反里氏替換原則。
  • 產品實現。實現產品介面的具體類,決定了產品在客戶端中的具體行為。

        前文提到的簡單工廠模式跟工廠方法模式極為相似,區別是:簡單工廠只有三個要素,他沒有工廠介面,並且得到產品的方法一般是靜態的。因為沒有工廠介面,所以在工廠實現的擴充套件性方面稍弱,可以算所工廠方法模式的簡化版,關於簡單工廠模式,在此一筆帶過。

適用場景:

        不管是簡單工廠模式,工廠方法模式還是抽象工廠模式,他們具有類似的特性,所以他們的適用場景也是類似的。

        首先,作為一種建立類模式,在任何需要生成複雜物件的地方,都可以使用工廠方法模式。有一點需要注意的地方就是複雜物件適合使用工廠模式,而簡單物件,特別是只需要通過new就可以完成建立的物件,無需使用工廠模式。如果使用工廠模式,就需要引入一個工廠類,會增加系統的複雜度。

       其次,工廠模式是一種典型的解耦模式,迪米特法則在工廠模式中表現的尤為明顯。假如呼叫者自己組裝產品需要增加依賴關係時,可以考慮使用工廠模式。將會大大降低物件之間的耦合度。

       再次,由於工廠模式是依靠抽象架構的,它把例項化產品的任務交由實現類完成,擴充套件性比較好。也就是說,當需要系統有比較好的擴充套件性時,可以考慮工廠模式,不同的產品用不同的實現工廠來組裝。

典型應用

       要說明工廠模式的優點,可能沒有比組裝汽車更合適的例子了。場景是這樣的:汽車由發動機、輪、底盤組成,現在需要組裝一輛車交給呼叫者。假如不使用工廠模式,程式碼如下:

class Engine {
	public void getStyle(){
		System.out.println("這是汽車的發動機");
	}
}
class Underpan {
	public void getStyle(){
		System.out.println("這是汽車的底盤");
	}
}
class Wheel {
	public void getStyle(){
		System.out.println("這是汽車的輪胎");
	}
}
public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		Engine engine = new Engine();
		Underpan underpan = new Underpan();
		Wheel wheel = new Wheel();
		ICar car = new Car(underpan, wheel, engine);
		car.show();
	}
}


        可以看到,呼叫者為了組裝汽車還需要另外例項化發動機、底盤和輪胎,而這些汽車的元件是與呼叫者無關的,嚴重違反了迪米特法則,耦合度太高。並且非常不利於擴充套件。另外,本例中發動機、底盤和輪胎還是比較具體的,在實際應用中,可能這些產品的元件也都是抽象的,呼叫者根本不知道怎樣組裝產品。假如使用工廠方法的話,整個架構就顯得清晰了許多。

interface IFactory {
	public ICar createCar();
}
class Factory implements IFactory {
	public ICar createCar() {
		Engine engine = new Engine();
		Underpan underpan = new Underpan();
		Wheel wheel = new Wheel();
		ICar car = new Car(underpan, wheel, engine);
		return car;
	}
}
public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		IFactory factory = new Factory();
		ICar car = factory.createCar();
		car.show();
	}
}

        使用工廠方法後,呼叫端的耦合度大大降低了。並且對於工廠來說,是可以擴充套件的,以後如果想組裝其他的汽車,只需要再增加一個工廠類的實現就可以。無論是靈活性還是穩定性都得到了極大的提高。