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工廠方法模式

定義:定義一個用于創建對象的接口,讓子類決定實例化哪一個類,工廠方法使一個類的實例化延遲到其子類。

類型:創建類模式

類圖:

!http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-design-pattern/images/factory-pattern-1.gif" alt="factory" />

工廠方法模式代碼

    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。工廠模式是編程中經常用到的一種模式。它的主要優點有:

  • 可以使代碼結構清晰,有效地封裝變化。在編程中,產品類的實例化有時候是比較復雜和多變的,通過工廠模式,將產品的實例化封裝起來,使得調用者根本無需關心產品的實例化過程,只需依賴工廠即可得到自己想要的產品。
  • 對調用者屏蔽具體的產品類。如果使用工廠模式,調用者只關心產品的接口就可以了,至于具體的實現,調用者根本無需關心。即使變更了具體的實現,對調用者來說沒有任何影響。
  • 降低耦合度。產品類的實例化通常來說是很復雜的,它需要依賴很多的類,而這些類對于調用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實例化好產品類,然后交給調用者使用。對調用者來說,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:

  • 工廠接口。工廠接口是工廠方法模式的核心,與調用者直接交互用來提供產品。在實際編程中,有時候也會使用一個抽象類來作為與調用者交互的接口,其本質上是一樣的。
  • 工廠實現。在編程中,工廠實現決定如何實例化產品,是實現擴展的途徑,需要有多少種產品,就需要有多少個具體的工廠實現。
  • 產品接口。產品接口的主要目的是定義產品的規范,所有的產品實現都必須遵循產品接口定義的規范。產品接口是調用者最為關心的,產品接口定義的優劣直接決定了調用者代碼的穩定性。同樣,產品接口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。實現產品接口的具體類,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,他沒有工廠接口,并且得到產品的方法一般是靜態的。因為沒有工廠接口,所以在工廠實現的擴展性方面稍弱,可以算所工廠方法模式的簡化版,關于簡單工廠模式,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,作為一種創建類模式,在任何需要生成復雜對象的地方,都可以使用工廠方法模式。有一點需要注意的地方就是復雜對象適合使用工廠模式,而簡單對象,特別是只需要通過new就可以完成創建的對象,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,會增加系統的復雜度。

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。假如調用者自己組裝產品需要增加依賴關系時,可以考慮使用工廠模式。將會大大降低對象之間的耦合度。

再次,由于工廠模式是依靠抽象架構的,它把實例化產品的任務交由實現類完成,擴展性比較好。也就是說,當需要系統有比較好的擴展性時,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調用者。假如不使用工廠模式,代碼如下:

    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,調用者為了組裝汽車還需要另外實例化發動機、底盤和輪胎,而這些汽車的組件是與調用者無關的,嚴重違反了迪米特法則,耦合度太高。并且非常不利于擴展。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,可能這些產品的組件也都是抽象的,調用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();
        }
    }

使用工廠方法后,調用端的耦合度大大降低了。并且對于工廠來說,是可以擴展的,以后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。

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