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工厂方法模式

2018年04月17日 星期二, 发表于 北京

如果你对本文有任何的建议或者疑问, 可以在 这里给我提 Issues, 谢谢! :)

  最近要好好学习下java中的设计模式,那么先来了解下设计模式。

  设计模式(Design Pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码,让代码更容易被他人理解、保证代码的可靠性。

  总体来说设计模式分为三大类:

  创建型模式:共五种:工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式

  结构型模式:共七种:适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式

  行为型模式:共十一种:策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

  还有两类:并发型模式和线程池模式

  设计模式的六大原则:

  1. 开闭原则(Open Close Principle)

  对扩展开放,对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候,不能去修改原有的代码,实现一个热插拔的效果。所以一句话概括就是:为了使程序的扩展性好,易于维护和升级。想要达到这样的效果,我们需要使用接口和抽象类

  2. 里氏代换原则(Liskov Substitution Principle)

  里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说,任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。 LSP是继承复用的基石,只有当衍生类可以替换掉基类,软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。

  3. 依赖倒转原则(Dependencce Inversion Principle)

  这个是开闭原则的基础,具体内容:针对接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体

  4. 接口隔离原则(Interface Segregation Principle)

  这个原则的意思是:使用多个隔离的接口,比使用单个接口要好。还是一个降低类之间的耦合度的意思,从这儿我们看出,其实设计模式就是一个软件的设计思想,从大型软件架构出发,为了升级和维护方便。所以上文中多次出现:降低依赖,降低耦合。

  5. 迪米特法则(最少知道原则)(Demeter Principle)

  为什么叫最少知道原则,就是说:一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用,使得系统功能模块相对独立。

  6. 合成复用原则(Composite Reuse Principle)      原则是尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。  

  下面我们首先介绍工厂方法模式

  参考https://www.jianshu.com/p/d0c444275827


简单工厂模式

  简单工厂模式又叫静态方法模式,因为工厂类定义了一个静态方法。现实生活中,工厂是负责生产产品的;同样在设计模式中,简单工厂模式我们可以理解为负责生产对象的一个类,称为“工厂类”。

  简单工厂模式要解决的问题简单来说就是,将“类实例化的操作”与“使用对象的操作”分开,让使用者不用知道具体参数就可以实例化出所需要的“产品”类,从而避免了在客户端代码中显式指定,实现了解耦。

  即使用者可直接消费产品而不需要知道其生产的细节

  该模式有三个组成成分,分别是抽象产品、具体产品、工厂

  抽象产品:是具体产品的父亲,用来描述产品的公共接口

  具体产品:抽象产品的子类,也是工厂类创建的目标类,它用来描述生产的具体产品

  工厂:被外界调用的类,能根据传入的不同参数从而创建不同的具体产品类的实例

  这个设计模式,可以说是我平时用的比较多的,像是消息系统里定义不同的消息类型、实体处理过程中不同的属性捕捉器等等都是用该设计模式实现

  它的优点就是:将创建实例的工作与使用实例的工作分开,使用者不必关心类的对象如何创建,实现了解耦;把初始化实例的工作放到工厂里进行,是代码更容易维护。更符合面向对象的原则,是面向接口编程而不是面向实现编程。

  但它也有缺点:

  1. 工厂类集中了所有实例(产品)的创建逻辑,一旦这个工厂不能正常工作,整个系统都会受到影响;   2. 违背“开放 - 关闭原则”,一旦添加新产品就不得不修改工厂类的逻辑,这样就会造成工厂逻辑过于复杂。   3. 简单工厂模式由于使用了静态工厂方法,静态方法不能被继承和重写,会造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构。   

工厂方法模式

     工厂方法模式,又称工厂模式、多态工厂模式和虚拟构造器模式,通过定义工厂父类负责定义创建对象的公共接口,而子类则负责生成具体的对象。

  刚刚我们了解了简单工厂模式,那么工厂方法模式的区别就在于,他并不是用一个工厂类去实例化所有产品类,而是有一个抽象的工厂类,然后所有的产品类都由对应的工厂类的子类去实例化,也就是说在原先的三个角色的基础上变成了四个角色:抽象工厂、具体工厂、抽象产品、具体产品

  为什么要这样设计呢?

  因为我们知道简单工厂模式未被了开闭原则,如果新增了一个产品类需要被实例化,我们就得改工厂类。如果使用工厂方法模式,我们不需要修改抽象工厂类,只需要新增一个工厂子类即可。(但这样又会带来其他的问题,后面介绍)

  下面举个例子来说明下:

  步骤1: 创建抽象工厂类,定义具体工厂的公共接口

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abstract class Factory{
	public abstract Product Manufacture();
}

  步骤2: 创建抽象产品类 ,定义具体产品的公共接口;

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abstract class Product{
	public abstract void Show();
}

  步骤3: 创建具体产品类(继承抽象产品类), 定义生产的具体产品;

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

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

  步骤4: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;

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//工厂A类 - 生产A类产品
class  FactoryA extends Factory{
	@Override
	public Product Manufacture() {
    	return new ProductA();
	}
}

//工厂B类 - 生产B类产品
class  FactoryB extends Factory{
	@Override
	public Product Manufacture() {
    	return new ProductB();
	}
}

  步骤5: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

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//生产工作流程
public class FactoryPattern {
	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();
	}
}

  优点:

  更符合开-闭原则:新增一种产品时,只需要增加相应的具体产品类和相应的工厂子类即可,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:每个具体工厂类只负责创建对应的产品,简单工厂中的工厂类存在复杂的switch逻辑判断

  不使用静态工厂方法,可以形成基于继承的等级结构。简单工厂模式的工厂类使用静态工厂方法

  缺点:

  复杂性增加,在添加新的产品类时,我们还要添加对应的工厂类

  虽然工厂方法内满足了开闭原则,即在增加新产品类时不需要修改工厂方法,但是在使用工厂方法的类中,如果需要更换另外一种产品,还是需要修改代码 ,实例化其他的工厂类

  一个具体的工厂只能创建一种具体产品