Kotlin设计模式之抽象工厂

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提供一个接口，用于创建相关或依赖对象系列，而无需指定它们的具体类。
抽象工厂------GoF

1、抽象工厂示例

为了更好地理解这种设计模式，我们直接跳入一个小例子。假设我们正在玩一款具有地图/景观的游戏（例如帝国时代或类似的策略游戏）。游戏必须支持不同的地区，例如福雷斯特、沙漠等。根据地区的不同，可能需要不同的对象。森林里有树，沙漠里有仙人掌。事实证明，这种思维当时可以应用许多不同的对象（例如地形、食物等）。如果我们说有"植被"或有"地形"，就有可能将游戏与区域完全脱钩。通过这种方式，高级游戏仅了解其他高级类别的一些信息。

但当然Game类必须使用具体对象。这就是工厂发挥作用的地方。它提供了创建具体对象的中央访问点。根据区域的不同，它会创建不同的对象。下面的UML图说明了这一点。所有蓝色的班级都是高级班级。所有绿色的类都是福雷斯特相关的类。所有黄色的类别都是与沙漠相关的类别。

1.1、SOLID原则

在进入代码之前，我们想补充一下OO设计的SOLID原则。这种设计模式是这些原则的主要贡献者。它通过使用接口将高级类与低级类解耦。这会产生可重用的代码。添加新区域不会影响高级类别（它是开放-封闭的）。所有类都非常有凝聚力（它遵循单一职责）。高级类不依赖于实现细节（它遵循依赖倒置）。

事实上，抽象工厂模式很常见。因为它很容易理解，但仍会导致代码分离得很好。

1.2、代码

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// Different landscape classes
open class Vegatation
class Cactus: Vegetation()
class Tree: Vegetation()

open class Terrain
class Sand: Terrain()
class Grass: Trerrain()

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// Factory Interface
interface Factory {
    fun createTerrain(): Terrain
    fun createVegetation(): Vegetation
}

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// Desert Factory
class DesertFactory: Factory {
    override fun createTerrain(): Terrain {
        return Sand()
    }
    
    override fun createVegetation(): Vegetation {
        return Cactus()
    }
}

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// Forrest Factory
class ForrestFactory: Factory {
    override fun createTerrain(): Terrain {
        return Grass()
    }
    
    override fun createVegetation(): Vegetation {
        return Tree()
    }
}

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// Game
class Game(val factory: Factory) {
    private lateinit var terrain: Terrain
    private lateinit var tree: Vegetation
    
    init {
        terrain = factory.createTerrain()
        tree = factory.createVegetation()
    }
}

正如您所看到，实现非常简单。Kotlin提供了不同的方法来实现多态性。第一个是使用基类。此方法用于地形和植被类。第二个选项是使用用于工厂的接口。这取决于您需要使用的上下文，但我们想在代码中显示这两个版本。

2、TDD------测试驱动开发

抽象通常经常与测试驱动开发结合在一起出现。正如所说，TDD将带来SOLID代码，因此在进行TDD时发现这种模式也就不足为奇了。

作为一个例子，考虑一个调用URL的函数。如果调用成功（例如状态码200），它将返回字符串"OK"。否则返回"FAILURE"。

一种实现可能如下。callUrl函数就是需要测试的函数。在内部它使用名为Network的类，该类执行实际的网络访问（此处未实现）。这可能是协程或类似的东西。

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// Not using TDD
class Network(private val url: String = "") {
    private var errorCode = 200
    
    fun isSuccessful(): Boolean {
        return errorCode == 200
    }
    
    fun execute() {
    
    }
}

fun callUrl(url: String): String {
    val network = Network(url)
    network.execute()
    if (network.isSuccessful()) return "OK"
    return "FAILURE"
}

然而，这段代码即使不是不可能测试，也是非常困难的。测试中网络访问不受控制。这可以通过使用抽象工厂模式引入模拟网络对象来改变。下面的例子证明了这一点。

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interface Network {
    fun isSuccessful(): Boolean
    fun execute()
}

interface NetworkFactory {
    fun createNetwork(url: String): Network
}

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// Concrete Implementation of Network
class NetworkImpl(private val url: String = ""): Network {
    private var errorCode = 200
    
    override fun isSuccessful(): Boolean {
        return errorCode == 200
    }
    
    override fun execute() {
    
    }
}

class NetworkFactoryImpl: NetworkFactory {
    override fun createNetwork(url: String): Network {
        return NetworkImpl(url)
    }
}

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// Mock Network Implementation
class NetworkMock: Network {
    override fun isSuccessful(): Boolean {
        return true
    }
    
    override fun execute() {
    
    }
}

class NetworkMockFactory: NetworkFactory {
    override fun createNetwork(url: String): Network {
        return NetworkMock()
    }
}

测试中的功能仅略有变化。默认情况下它使用网络工厂的具体实现。然而在测试过程中它接受返回Mock对象的工厂。由于我们控制着这个工厂以及模拟对象，因此我们可以手动控制网络行为。此外，对于使用此功能的客户端，没有任何变化。函数的签名是相同的（感谢默认参数）。在内部，即使只改变了一行，它也极大地提高了代码质量，因为现在，函数依赖于接口，而不是具体的对象。

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// Using the factory
fun callUrl(url: String, factory: NetworkFactory = NetworkFactoryImpl()): String {
    val network = factory.createNetwork(url)
    network.execute()
    if (network.isSuccessful()) return "OK"
    return "FAILURE"
}

3、替代方案/相关模式

有一些模式可以与抽象工厂一起使用或者可以用作替代。

3.1、建造者模式

当具体对象如此不同以至于他们不共享相同的接口时，通常使用构建器模式。然而结构是相似的。

3.2、单例模式

由于工厂通常是单个实例，因此控制它们的创建是有意义的。单例模式确保只能创建一个工厂对象，并且易于访问。但缺点是他会稍微降低灵活性。

3.3、装饰者模式

使用此模式的一个优点，它提供了一个完美地访问点，通过使用装饰器模式向对象添加附加行为。例如，在前面有关Network类的示例中，我们可以添加一个装饰器来记录每个网络访问。这可以完成，无需触及所有网络类。

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// Using a decorator
class LogNetworkDecorator(private var network: Network): Network {
    override fun isSuccessful(): Boolean {
        return network.isSuccessful()
    }
    
    override fun execute() {
        // log
        return network.execute()
    }
}

class NetworkFactoryImpl: NetworkFactory {
    override fun createNetwork(url: String): Network {
        var obj = NetworkImpl(url)
        return LogNetworkDecorator(obj)
    }
}