【设计模式笔记10】：简单工厂模式示例

文章目录

• • • 简单工厂模式示例
    • • 示例1：电视机工厂
      • 示例2：图表库工厂
    • 在JDK中的应用：`java.util.Calendar`

简单工厂模式示例

示例1：电视机工厂

接续上一节的电视机场景，我们来看一个完整的代码实现。

• 代码实现:

  // 角色1: 抽象产品 (Product)
  // 定义电视机的通用行为：播放
  interface Product {
      public void play(); 
  }
  
  // 角色2: 具体产品A (ConcreteProductA)
  // 海尔电视机
  class ConcreteProductA implements Product {
      @Override
      public void play() {
          System.out.println("海尔电视机播放中......");
      }
  }
  
  // 角色2: 具体产品B (ConcreteProductB)
  // 海信电视机
  class ConcreteProductB implements Product {
      @Override
      public void play() {
          System.out.println("海信电视机播放中......");
      }
  }
  
  // 角色3: 工厂类 (Factory)
  class Factory {
      // 提供生产产品的静态方法
      public static Product produce(String brand) throws Exception {
          if (brand.equalsIgnoreCase("Haier")) {
              System.out.println("电视机工厂生产海尔电视机！");
              return new ConcreteProductA();
          } else if (brand.equalsIgnoreCase("Hisense")) {
              System.out.println("电视机工厂生产海信电视机！");
              return new ConcreteProductB();
          } else {
              // 对于无法生产的品牌，抛出异常
              throw new Exception("对不起，暂不能生产该品牌电视机！");
          }
      }
  }

• 客户端调用:

  // 测试类 (客户端)
  public class SimpleFactory {
      public static void main(String[] args) {
          try {
              // 客户端向工厂请求产品，只需要提供品牌名
              Product tv = Factory.produce("Haier");
              // 客户端直接使用产品，无需关心其具体类型和创建过程
              tv.play();
              
              // 更换品牌也只需修改参数
              // Product tv2 = Factory.produce("Hisense");
              // tv2.play();
  
          } catch (Exception e) {
              System.out.println(e.getMessage());
          }
      }
  }

• 运行效果:

  电视机工厂生产海尔电视机！
  海尔电视机播放中......

示例2：图表库工厂

• 背景需求:

  • Sunny软件公司要开发一套图表库，提供柱状图、饼状图、折线图等不同外观的图表。
  • 设计目标是为应用系统开发者提供一套灵活易用的图表库，并且可以较为方便地对图表库进行扩展，以便将来增加新类型的图表。

• 初始设计 (反面教材):

  • 最初，可能将所有图表的创建和显示逻辑都耦合在一个Chart类中。

  // 违反单一职责和开闭原则的设计
  public class Chart {
      private String type; // 图表类型
  
      // 构造函数中根据类型进行不同的初始化
      public Chart(Object[][] data, String type) {
          this.type = type;
          if (type.equalsIgnoreCase("histogram")) {
              // 初始化柱状图
          } else if (type.equalsIgnoreCase("pie")) {
              // 初始化饼状图
          } else if (type.equalsIgnoreCase("line")) {
              // 初始化折线图
          }
      }
  
      // 显示方法中根据类型进行不同的显示
      public void display() {
          if (this.type.equalsIgnoreCase("histogram")) {
              // 显示柱状图
          } else if (this.type.equalsIgnoreCase("pie")) {
              // 显示饼状图
          } else if (this.type.equalsIgnoreCase("line")) {
              // 显示折线图
          }
      }
  }

  • 问题分析 : 这个Chart类职责过重，既负责创建（初始化）又负责显示。而且，每当需要增加一种新的图表类型时，都必须修改这个类的构造函数和display方法，违反了开闭原则。

• 使用简单工厂模式重构:

  • 模式角色分析 :
    • 抽象产品 (Product) : Chart 接口，定义所有图表都必须具备的 display() 方法。
    • 具体产品 (ConcreteProduct) : HistogramChart, PieChart, LineChart 等类，分别实现Chart接口，负责各自图表的具体显示逻辑。
    • 工厂 (Factory) : ChartFactory 类，提供一个静态方法 getChart(String type)，根据传入的类型字符串创建并返回具体的图表对象。

• 重构后代码实现:

  // 抽象产品：Chart接口
  public interface Chart {
      public void display();
  }
  
  // 具体产品：HistogramChart, PieChart, LineChart 类（代码略，各自实现display方法）
  
  // 工厂类：ChartFactory
  public class ChartFactory {
      // 静态工厂方法
      public static Chart getChart(String type) {
          Chart chart = null;
          if (type.equalsIgnoreCase("histogram")) {
              chart = new HistogramChart();
              System.out.println("初始化设置柱状图！");
          } else if (type.equalsIgnoreCase("pie")) {
              chart = new PieChart();
              System.out.println("初始化设置饼状图！");
          } else if (type.equalsIgnoreCase("line")) {
              chart = new LineChart();
              System.out.println("初始化设置折线图！");
          }
          return chart;
      }
  }

• 客户端调用:

  class Client {
      public static void main(String[] args) {
          Chart chart;
          // 客户端通过工厂获取实例，实现了创建和使用的分离
          chart = ChartFactory.getChart("line"); 
          chart.display(); // 调用产品的功能
      }
  }

• 运行效果:

  初始化设置折线图！
  显示折线图！

在JDK中的应用：java.util.Calendar

简单工厂模式（静态工厂方法）在Java的JDK源码中也有广泛应用。一个典型的例子就是java.util.Calendar类。

• 源码分析:

  • 我们获取Calendar实例时，并不是通过new Calendar()（Calendar是抽象类，无法直接new），而是通过调用它的静态方法 Calendar.getInstance()。

  import java.util.Calendar;
  
  public class Factory {
      public static void main(String[] args) {
          // getInstance() 就是一个静态工厂方法
          Calendar cal = Calendar.getInstance();
  
          System.out.println("年: " + cal.get(Calendar.YEAR));
          // 月份从0开始，需要+1
          System.out.println("月: " + (cal.get(Calendar.MONTH) + 1)); 
          System.out.println("日: " + cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
      }
  }

• 内部机制:

  • getInstance() 方法会根据系统当前的区域设置（Locale）和时区（TimeZone）等信息，在内部决定具体创建并返回哪一个Calendar的子类实例（例如，在大多数情况下是GregorianCalendar）。
  • 这样，客户端代码完全不需要关心底层具体使用的是哪种日历实现，只需要与Calendar这个抽象类进行交互即可。这极大地提高了代码的灵活性和可维护性。