文章目录
- 概述
- 工厂模式的优点包括
- 工厂模式有几种主要的变体
- 看一个具体需求
- 使用传统的方式来完成
- 传统的方式的优缺点
- 简单工厂模式基本介绍
- 使用简单工厂模式
- 简单工厂模式的优缺点
- 优点:
- 缺点:
- 工厂方法模式
- 看一个新的需求
- 思路 1
- 思路 2
- 工厂方法模式介绍
- 工厂方法模式应用案例
- 抽象工厂模式
- 基本介绍
- 抽象工厂模式应用实例
- 工厂模式小结
概述
工厂模式是一种创建型设计模式,它提供了一种创建对象的接口,但将对象的实例化过程推迟到子类或具体的实现类中。工厂模式的主要目的是将对象的创建与使用分离,从而降低代码的耦合性,增强代码的可维护性和可扩展性。
工厂模式的优点包括
- 对象的封装:将对象的创建细节封装在具体的工厂类中,使客户端不需要了解具体的创建过程,只需通过工厂来获取所需的对象。
- 代码重用:由于对象的创建过程在工厂类中集中管理,可以避免在多个地方重复创建相同类型的对象。
- 易于扩展:当需要添加新的产品或变体时,只需创建新的具体工厂类和产品类,而不需要修改现有代码。
- 降低耦合:客户端只与抽象工厂类进行交互,不直接依赖于具体产品类,从而降低了代码的耦合性。
工厂模式有几种主要的变体
- 简单工厂模式:不是正式的设计模式,更像是一种编程习惯,将对象的创建封装在一个静态方法中。
- 工厂方法模式:定义了一个用于创建对象的抽象方法,由具体的子类工厂来实现创建逻辑。
- 抽象工厂模式:提供一个创建一组相关或相互依赖对象的接口,每个具体工厂类负责创建一组具体产品。
看一个具体需求
看一个披萨的项目:要便于披萨种类的扩展,要便于维护
- 披萨的种类很多(比如 GreekPizz、CheesePizz 等)
- 披萨的制作有 prepare,bake, cut, box
- 完成披萨店订购功能。
使用传统的方式来完成
- 思路分析(类图)
新建一个tradition.pizzastore包
编写 OrderPizza.java 去订购需要的各种 Pizza
- 代码展示:
package com.lh.factory.tradition.pizzastore.order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.CheesePizza;
import com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.GreekPizza;
import com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.PepperPizza;
import com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;
public class OrderPizza {
// 构造器
public OrderPizza() {
//比萨的
Pizza pizza = null;
String orderType; // 订购披萨的类型
do {
orderType = getType();
if (orderType.equals("greek")) {
pizza = new GreekPizza();
pizza.setName("胡椒披萨");
} else if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new CheesePizza();
pizza.setName("奶酪披萨");
// 新写的代码
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new PepperPizza();
pizza.setName("希腊披萨");
} else {
System.out.println("不存在!");
break;
}
// 输出 Pizza 制作过程
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} while (true);
}
// 写一个方法,可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
Pizza类,作为抽象类,功能参考类图
package com.lh.factory.tradition.pizzastore.pizza;
//将Pizza 类做成抽象类
public abstract class Pizza {
//名字
protected String name;
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
//原材料(不同的披萨,不一样的原材料),做成抽象方法,自定义实现
public abstract void prepare();
//烘烤
public void bake() {
System.out.println(name + "baking");
}
//切割
public void cut() {
System.out.println(name + "cuting");
}
//打包
public void box() {
System.out.println(name + "boxing");
}
}
三个子类继承Pizza类
package com.lh.factory.tradition.pizzastore.pizza;
public class CheesePizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
System.out.println("给胡椒披萨,制作原材料");
}
}
package com.lh.factory.tradition.pizzastore.pizza;
public class GreekPizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
System.out.println("奶酪准备原材料");
}
}
package com.lh.factory.tradition.pizzastore.pizza;
public class PepperPizza extends Pizza {
@Override
public void prepare() {
System.out.println(" 给希腊披萨 准备原材料 ");
}
}
客户端:
package com.lh.factory.tradition.pizzastore.order;
//相当于一个客户端,发出订购
public class PizzaStore {
public static void main(String[] args) {
//传统方法
new OrderPizza();
}
}
传统的方式的优缺点
- 优点是比较好理解,简单易操作。
- 缺点是违反了设计模式的 ocp 原则,即对扩展开放,对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候,尽量不修改代码,或者尽可能少修改代码.
- 比如我们这时要新增加一个 Pizza 的种类(Pepper 披萨),我们需要做如下修改.如果我们增加一个 Pizza 类,只要是订购 Pizza 的代码都需要修改.
在orderType中新增的代码如下图:参考上方的orderType代码,代码块中有如下功能:
- 改进的思路分析
分析:修改代码可以接受,但是如果我们在其它的地方也有创建 Pizza 的代码,就意味着,也需要修改,而创建 Pizza的代码,往往有多处。
思路:把创建 Pizza 对象封装到一个类中,这样我们有新的 Pizza 种类时,只需要修改该类就可,其它有创建到 Pizza对象的代码就不需要修改了.-> 简单工厂模式
简单工厂模式基本介绍
-
简单工厂模式是属于创建型模式,是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式
-
简单工厂模式:定义了一个创建对象的类,由这个类来封装实例化对象的行为(代码)
-
在软件开发中,当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时,就会使用到工厂模式
使用简单工厂模式
- 简单工厂模式的设计方案: 定义一个可以实例化 Pizaa 对象的类,封装创建对象的代码。
uml类图如下:
- 看代码示例
简单工厂模式的pizza包下的类,均不做改动,参考如上代码即可 (需要细心观看哦)
这里只展示修改后的OrderPizza和客户端了,以及新的简单工厂模式
package com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.CheesePizza;
import com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.GreekPizza;
import com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.PepperPizza;
import com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;
public class OrderPizza {
SimlpleFactory simlpleFactory;
Pizza pizza = null;
//构造器
public OrderPizza(SimlpleFactory simlpleFactory) {
//接受简单工厂
setFactory(simlpleFactory);
}
public void setFactory(SimlpleFactory simlpleFactory) {
String orderType = ""; // 用户输入的
this.simlpleFactory = simlpleFactory; // 设置简单工厂对象
do {
orderType = getType();
pizza = this.simlpleFactory.createPizza(orderType);
//输出pizza
if (pizza != null) { //订购成功
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
}else {
System.out.println("订购披萨失败!");
break;
}
} while (true);
}
// 写一个方法,可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
好处:只需要修改工厂类的代码即可,不需要在业务场景下进行修改
下面的工厂类写了两个相同的方法,没别的意思,就是告诉大家,简单工厂模式,也叫静态工厂模式
package com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.order;
import com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.CheesePizza;
import com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.GreekPizza;
import com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.PepperPizza;
import com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;
//简单工厂类
public class SimlpleFactory {
//返回对应的Pizza
public Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
if (orderType.equals("greek")) {
pizza = new GreekPizza();
pizza.setName("希腊披萨");
} else if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new CheesePizza();
pizza.setName("奶酪披萨");
// 新写的代码
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new PepperPizza();
pizza.setName("胡椒披萨");
}
return pizza;
}
//简单工厂模式也叫静态工厂模式
public static Pizza createPizza2(String orderType) {
Pizza pizza = null;
System.out.println("使用简单工厂模式2");
if (orderType.equals("greek")) {
pizza = new GreekPizza();
pizza.setName("希腊披萨");
} else if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new CheesePizza();
pizza.setName("奶酪披萨");
// 新写的代码
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new PepperPizza();
pizza.setName("胡椒披萨");
}
return pizza;
}
}
静态工厂模式的OrderPizza类(静态工厂模式看起来更加方便,减少了一部分代码)
package com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import com.lh.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;
public class OrderPizza2 {
Pizza pizza = null;
String orderType = "";
// 构造器
public OrderPizza2() {
// 接受简单工厂
do {
orderType = getType();
pizza = SimlpleFactory.createPizza2(orderType);
// 输出pizza
if (pizza != null) { // 订购成功
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} else {
System.out.println("订购披萨失败!");
break;
}
} while (true);
}
// 写一个方法,可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
简单工厂模式的优缺点
优点:
封装对象的创建逻辑:通过将对象的创建逻辑封装在静态工厂方法中,客户端代码无需了解对象的具体创建过程,降低了对象创建的复杂度。
代码组织:简单工厂模式可以集中管理对象的创建逻辑,使代码更加清晰、简洁,并且易于维护。
灵活性:如果需要更改或替换产品,只需修改工厂方法的实现,不会影响客户端代码,从而实现了产品变化对客户端的透明性。
缺点:
不符合开闭原则:当需要添加新的产品类型时,可能需要修改工厂方法的代码,这违背了开闭原则(对扩展开放,对修改关闭)。
工厂类职责过重:工厂类通常负责创建多种不同类型的对象,导致工厂类职责变得较重,随着产品种类的增加,工厂类会变得越来越复杂。
不支持多个工厂类:在简单工厂模式中,只有一个工厂类负责所有对象的创建,这可能会导致工厂类变得庞大,难以管理。
不够灵活:由于所有对象的创建逻辑集中在一个工厂类中,如果不同的产品有复杂的创建过程,可能无法很好地适应。
工厂方法模式
看一个新的需求
披萨项目新的需求:客户在点披萨时,可以点不同口味的披萨,比如 北京的奶酪 pizza、北京的胡椒 pizza 或者是伦敦的奶酪 pizza、伦敦的胡椒 pizza。
思路 1
使用简单工厂模式,创建不同的简单工厂类,比如 BJPizzaSimpleFactory、LDPizzaSimpleFactory 等等。从当前这个案例来说,也是可以的,但是考虑到项目的规模,以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好 (考验大家抽象能力)
思路 2
使用工厂方法模式
工厂方法模式介绍
- 工厂方法模式设计方案:将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法,在不同的口味点餐子类中具体实现。
- 工厂方法模式:定义了一个创建对象的抽象方法,由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。
工厂方法模式应用案例
-
披萨项目新的需求:客户在点披萨时,可以点不同口味的披萨,比如 北京的奶酪 pizza、北京的胡椒 pizza 或者是伦敦的奶酪 pizza、伦敦的胡椒 pizza
-
思路分析图解
Pizza类与它的子类
package com.lh.factory.factorymethod.pizzastore.pizza;
//将Pizza 类做成抽象类
public abstract class Pizza {
//名字
protected String name;
//原材料(不同的披萨,不一样的原材料),做成抽象方法,自定义实现
public abstract void prepare();
//烘烤
public void bake() {
System.out.println(name + "baking");
}
//切割
public void cut() {
System.out.println(name + "cuting");
}
//打包
public void box() {
System.out.println(name + "boxing");
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
public class LDPepperPizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
setName("伦敦胡椒披萨...");
System.out.println("伦敦胡椒pizza,准备原材料");
}
}
public class LDCheesePizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
setName("伦敦奶酪披萨...");
System.out.println("伦敦奶酪pizza,准备原材料");
}
}
public class BJPepperPizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
setName("北京胡椒披萨...");
System.out.println("北京pizza,准备原材料");
}
}
public class BJCheesePizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
setName("北京奶酪披萨...");
System.out.println("北京pizza,准备原材料");
}
}
工厂抽象类,定义一个工厂的抽象方法,让其子类自己实现,这样可以不需要动工厂自身的代码,如果想添加新的品种,可以新创建一个,继承工厂抽象类重写其方法就可以
package com.lh.factory.factorymethod.pizzastore.order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import com.lh.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.Pizza;
public abstract class OrderPizza {
// 构造器
public OrderPizza() {
Pizza pizza = null;
String orderType; // 订购披萨的类型
do {
orderType = getType();
//抽象方法,由工厂子类完成
pizza = createPizza(orderType);
// 输出 Pizza 制作过程
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} while (true);
}
// 定义一个抽象方法,createPizza,让各个工厂子类自己实现
abstract Pizza createPizza(String orderType);
// 写一个方法,可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
两个分工厂分别继承OrderPizza 类,分别实现各自的功能
package com.lh.factory.factorymethod.pizzastore.order;
import com.lh.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.LDCheesePizza;
import com.lh.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.LDPepperPizza;
import com.lh.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.Pizza;
public class LDOrderPizza extends OrderPizza{
@Override
Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new LDCheesePizza();
}else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new LDPepperPizza();
}
return pizza;
}
}
package com.lh.factory.factorymethod.pizzastore.order;
import com.lh.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJCheesePizza;
import com.lh.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJPepperPizza;
import com.lh.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.Pizza;
public class BJOrderPizza extends OrderPizza{
@Override
Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new BJCheesePizza();
}else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new BJPepperPizza();
}
return pizza;
}
}
客户端:
package com.lh.factory.factorymethod.pizzastore.order;
public class PizzaStore {
public static void main(String[] args) {
//创建北京口味的各种Pizza
new BJOrderPizza();
//创建伦敦口味的各种Pizza
new LDOrderPizza();
}
}
抽象工厂模式
基本介绍
- 抽象工厂模式:定义了一个 interface 用于创建相关或有依赖关系的对象簇,而无需指明具体的类
- 抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
- 从设计层面看,抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进(或者称为进一步的抽象)。
- 将工厂抽象成两层,AbsFactory(抽象工厂) 和 具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应
的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇,更利于代码的维护和扩展。 - 类图
抽象工厂模式应用实例
Pizza类与它的子类,与抽象工厂方法模式中的Pizza类和它的子类代码一样,这里不做复制粘贴,耐心可观看
工厂接口:
package com.lh.factory.absfactory.pizzastore.order;
import com.lh.factory.absfactory.pizzastore.pizza.Pizza;
//一个抽象工厂模式的抽象层(接口)
public interface AbsFactory {
//让下面的工厂子类具体实现
Pizza createFactory(String orderType);
}
OrderType工厂类,将业务需求写好之后,不动此代码。直接调用即可
package com.lh.factory.absfactory.pizzastore.order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import com.lh.factory.absfactory.pizzastore.pizza.Pizza;
public class OrderPizza {
// 是聚合
AbsFactory factory;
//构造器
public OrderPizza(AbsFactory factory) {
setFactory(factory);
}
//指向子类实例化
private void setFactory(AbsFactory factory) {
Pizza pizza = null;
String orderType; // 用户输入披萨
this.factory = factory;
do {
orderType = getType();
//可能是北京,或者是伦敦
pizza = factory.createFactory(orderType);
if (pizza != null) { //订购 ok
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
}else {
System.out.println("订购失败!");
break;
}
} while (true);
}
// 写一个方法,可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
两个工厂各自实现AbsFactory,各自实现自己的功能
package com.lh.factory.absfactory.pizzastore.order;
import com.lh.factory.absfactory.pizzastore.pizza.BJCheesePizza;
import com.lh.factory.absfactory.pizzastore.pizza.BJPepperPizza;
import com.lh.factory.absfactory.pizzastore.pizza.Pizza;
//北京工厂子类
public class BJFactory implements AbsFactory{
@Override
public Pizza createFactory(String orderType) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("使用的是抽象工厂模式");
Pizza pizza = null;
if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new BJCheesePizza();
}else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new BJPepperPizza();
}
return pizza;
}
}
package com.lh.factory.absfactory.pizzastore.order;
import com.lh.factory.absfactory.pizzastore.pizza.LDCheesePizza;
import com.lh.factory.absfactory.pizzastore.pizza.LDPepperPizza;
import com.lh.factory.absfactory.pizzastore.pizza.Pizza;
//伦敦工厂子类
public class LDFactory implements AbsFactory{
@Override
public Pizza createFactory(String orderType) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("使用的是抽象工厂模式");
Pizza pizza = null;
if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new LDCheesePizza();
}else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new LDPepperPizza();
}
return pizza;
}
}
工厂模式小结
- 工厂模式的意义
将实例化对象的代码提取出来,放到一个类中统一管理和维护,达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性。 - 三种工厂模式 (简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式)
- 设计模式的依赖抽象原则
- 创建对象实例时,不要直接 new 类, 而是把这个 new 类的动作放在一个工厂的方法中,并返回。有的书上说,
变量不要直接持有具体类的引用。 - 不要让类继承具体类,而是继承抽象类或者是实现 interface(接口)
- 不要覆盖基类中已经实现的方法。
- 创建对象实例时,不要直接 new 类, 而是把这个 new 类的动作放在一个工厂的方法中,并返回。有的书上说,