[设计模式/Java] 设计模式之工厂方法模式【11】

概述:工厂方法模式 := Factory Method Pattern

工厂模式的3种细分模式: 简单工厂模式 / 工厂方法模式 / 抽象工厂模式

  • 工厂模式Factory Pattern)是 Java最常用的设计模式之一
  • 其提供了一种创建对象的方式 ,使得创建对象的过程使用对象的过程分离。
  • 工厂模式 提供了一种创建对象的方式,而无需指定要创建的具体类。
  • 通过使用工厂模式 ,可以将对象的创建逻辑 封装在一个工厂类中,而不是在客户端代码直接实例化对象 ,这样可以提高代码的可维护性可扩展性
  • 简单工厂模式(Simple Factory Pattern):

简单工厂模式 不是一个正式的设计模式 ,但它是工厂模式的基础

它使用一个单独的工厂类创建不同的对象 ,根据传入的参数决定创建哪种类型的对象。

  • 工厂方法模式(Factory Method Pattern):

工厂方法模式定义了一个创建对象的接口 ,但由子类 决定实例化哪个类。

工厂方法将对象的创建延迟到子类。

  • 抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern):

抽象工厂模式提供一个创建一系列相关的产品 或 互相依赖对象的接口,而无需指定它们具体的产品类。

模式定义 : 工厂方法模式

  • 工厂方法模式定义了一个创建对象的接口,但由子类决定实例化哪个类。工厂方法将对象的创建延迟到子类。

模式分析

  • 主要解决

接口选择的问题。

  • 如何解决

通过让子类 实现工厂接口 ,返回一个抽象的产品

  • 关键代码

对象的创建过程子类中实现。

适用场景

  • 何时使用

当我们需要在不同条件下创建不同实例时。

模型特点

优点

  • 扩展性高 、更符合开-闭原则
  • 如果需要增加新产品,只需扩展一个工厂类即可。
  • 新增一种产品时,只需要增加相应的具体产品类相应的工厂子类即可
txt 复制代码
相比【简单工厂模式】: 需要修改工厂类的判断逻辑
  • 符合单一职责 原则 / 屏蔽实现 : 每个具体工厂类只负责创建对应的产品
  • 屏蔽了产品的具体实现
txt 复制代码
相比【简单工厂模式】:其工厂类存在复杂的switch逻辑判断
  • 不使用静态工厂方法 ,可形成基于继承的等级结构

相比【简单工厂模式】:其工厂类使用静态工厂方法
工厂(方法)模式 可以说是简单工厂模式 的进一步抽象和拓展,在保留了简单工厂 的封装优点的同时,让扩展 变得简单,让继承 变得可行,增加了多态性的体现。

缺点

  • 每次增加一个产品时,都需要增加一个具体类对应的工厂 ,使系统中类的数量成倍增加,增加了系统的复杂度具体类的依赖

添加新产品时,除了增加新产品类外,还要提供与之对应的具体工厂类,系统类的个数将成对增加,在一定程度上增加了系统的复杂度;

同时,有更多的类需要编译运行 ,会给系统带来一些额外的开销

  • 系统的实现难度、理解难度:有所上升

由于考虑到系统的可扩展性 ,需要引入抽象层 ,在客户端代码 中均使用抽象层 进行定义,增加了系统的抽象性理解难度 ,且在实现时可能需要用到DOM反射 等技术,增加了系统的实现难度

  • 更换产品时,客户端仍然需要通过修改代码来实现

虽然保证了工厂方法 内的对修改关闭 ,但对于使用工厂方法的类(Client) ,如果要更换另外一种产品,仍然需要修改实例化的具体工厂类;

  • 一个具体工厂 只能创建一种具体产品

适用场景

  • 当一个类不知道它所需要的对象的类

工厂方法模式 中,客户端不需要知道具体产品类的类名,只需要知道所对应的工厂即可;

  • 当一个类希望通过其子类来指定创建对象时

工厂方法模式 中,对于抽象工厂类 只需要提供一个创建产品的接口,而由其子类来确定具体要创建的对象,利用面向对象 的多态性和里氏代换原则 ,在程序运行时,子类对象 将覆盖父类对象,从而使得系统更容易扩展

  • 创建对象的任务 委托给多个工厂子类中的某一个,客户端 在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类 创建产品子类 ,需要时再动态指定 ,可将具体工厂类的类名存储在配置文件数据库中。

模式的组成

  • 抽象产品(Abstract Product):定义了产品的共同接口或抽象类。它可以是具体产品类的父类或接口,规定了产品对象的共同方法。
  • 具体产品(Concrete Product):实现了抽象产品接口,定义了具体产品的特定行为和属性。
  • 抽象工厂(Abstract Factory):声明了创建产品的抽象方法,可以是接口或抽象类。它可以有多个方法用于创建不同类型的产品。
  • 具体工厂(Concrete Factory):实现了抽象工厂接口,负责实际创建具体产品的对象。

模式实现

参见本文档: | 案例:不同工厂生产不同品类的产品

案例实践

案例:不同工厂生产不同品类的产品

需求描述

背景:小成有一间塑料加工厂 (仅生产A类产品);随着客户需求的变化,客户需要生产B类产品

冲突:改变原有塑料加工厂的配置和变化 非常困难,假设下一次客户需要再发生变化,再次改变将增大非常大的成本;

解决方案:小成决定置办塑料分厂B来生产B类产品;

即 工厂方法模式

源码 | Factory : 抽象工厂类

创建抽象工厂类,定义具体工厂的公共接口

java 复制代码
abstract class Factory {
    public abstract Product Manufacture();
}

源码 | Product : 抽象产品

创建抽象产品类 ,定义具体产品的公共接口;

java 复制代码
abstract class Product {
    public abstract void Show();
}

源码 | ProductA / ProductB / ... : 多个具体产品类

创建具体产品类(继承抽象产品类), 定义生产的具体产品;

  • ProductA
java 复制代码
//具体产品A类
class ProductA extends  Product {
    @Override
    public void Show() {
        System.out.println("生产出了产品A");
    }
}
  • ProductB
java 复制代码
//具体产品B类
class  ProductB extends  Product {
    @Override
    public void Show() {
        System.out.println("生产出了产品B");
    }
}

源码 | ProductA / ProductB : 具体工厂类

创建具体工厂类 (继承抽象工厂类),定义创建对应具体产品实例的方法;

  • FactoryA
java 复制代码
//工厂A类 - 生产A类产品
class  FactoryA extends Factory{
    @Override
    public Product Manufacture() {
        return new ProductA();
    }
}
  • FactoryB
java 复制代码
//工厂B类 - 生产B类产品
class  FactoryB extends Factory{
    @Override
    public Product Manufacture() {
        return new ProductB();
    }
}

源码 | Client

外界通过调用具体工厂类的方法,从而创建不同具体产品类的实例

java 复制代码
//生产工作流程
public class Client {
    public static void main(String[] args){
        //客户要产品A
        FactoryA mFactoryA = new FactoryA();
        mFactoryA.Manufacture().Show();
 
        //客户要产品B
        FactoryB mFactoryB = new FactoryB();
        mFactoryB.Manufacture().Show();
    }
}

out

log 复制代码
生产出了产品A
生产出了产品C

Y 推荐文献

X 参考文献

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