设计模式—简单工厂

news2024/11/23 8:30:17

目录

一、前言

二、简单工厂模式

1、计算器例子

2、优化后版本

3、结合面向对象进行优化（封装）

3.1、Operation运算类

3.2、客户端

4、利用面向对象三大特性（继承和多态）

4.1、Operation类

4.2、加法类

4.3、减法类

4.4、乘法类

4.5、除法类

4.6、简单工厂

4.7、客户端

5、简单工厂模式优点

6、简单工厂模式缺点

三、总结

一、前言

简单工厂模式不属于GoF23种设计模式之一，但是实际中用途广泛，并且可以作为学习“工厂方法模式”以及“抽象工厂模式”的基础。在简单工厂模式中，工厂类提供一个创建产品的工厂方法，用于创建各种产品。客户端只需传入对应的参数，利用该方法即可根据传入参数的不同返回不同的具体产品对象。

二、简单工厂模式

简单工厂模式（Simple Factory Pattern）：定义一个工厂类，它可以根据参数的不同返回不同类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。

因为在简单工厂模式用于创建实例的方法是静态的方法，因此简单工厂模式又被称为静态工厂方法模式，它属于类创建型模式。

在介绍简单工厂之前先来看一个简单的计算器小栗子。

1、计算器例子

public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入数字A：");
        String A = scanner.nextLine();
        System.out.println("请选择运算符号(+、-、*、/)：");
        String B = scanner.nextLine();
        System.out.println("请输入数字B：");
        String C = scanner.nextLine();
        String D = "";

        if(B == "+"){
            D = String.valueOf(Double.parseDouble(A) + Double.parseDouble(C));
        }
        if(B == "-"){
            D = String.valueOf(Double.parseDouble(A) - Double.parseDouble(C));
        }
        if(B == "*"){
            D = String.valueOf(Double.parseDouble(A) * Double.parseDouble(C));
        }
        if(B == "/"){
            D = String.valueOf(Double.parseDouble(A) / Double.parseDouble(C));
        }
        System.out.println("运算结果："+D);
}

 这段代码存在的问题：

  1. 这样命名是非常不规范的。像A、B、C、D这些，别人扎眼一看肯定不知道这是在做什么。
  2. 判断分支，这样的写法，意味着每个条件都要做判断，等于计算机做了三次无用功。
  3. 如果除数时，客户输入了0怎么办，如果用户输入的是字符符号而不是数字怎么办。

2、优化后版本

    public static void main(String[] args) {
        try {
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            System.out.println("请输入数字A：");
            String numberA = scanner.nextLine();
            System.out.println("请选择运算符号(+、-、*、/)：");
            String operate = scanner.nextLine();
            System.out.println("请输入数字B：");
            String numberB = scanner.nextLine();
            String result = "";
            switch (operate ){
                case "+":
                    result = String.valueOf(Double.parseDouble(numberA) + Double.parseDouble(numberB));
                    break;
                case "-":
                    result = String.valueOf(Double.parseDouble(numberA) - Double.parseDouble(numberB));
                    break;
                case "*":
                    result = String.valueOf(Double.parseDouble(numberA) * Double.parseDouble(numberB));
                    break;
                case"/":
                    if (numberB != "0"){
                        result = String.valueOf(Double.parseDouble(numberA) / Double.parseDouble(numberB));
                    }else{
                        result = "除数不能为0";
                    }
                    break;
            }
            System.out.println("运算结果："+result);
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e);
        }
    }

可以看到这一版中优化了变量的命名，将if判断更换成了switch case语句，增加了除数判断是否为0。

3、结合面向对象进行优化（封装）

3.1、Operation运算类

public class Operation {
    public static String getResult(double numberA, double numberB, String operate){
        String result = "";
        switch (operate){
            case "+":
                result = String.valueOf(numberA+ numberB);
                break;
            case "-":
                result = String.valueOf(numberA -numberB);
                break;
            case "*":
                result = String.valueOf(numberA * numberB);
                break;
            case"/":
                if (numberB != 0){
                    result = String.valueOf(numberA / numberB);
                }else{
                    result = "除数不能为0";
                }
                break;
        }
        return result;
    }
}

3.2、客户端

public class Program {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            System.out.println("请输入数字A：");
            String numberA = scanner.nextLine();
            System.out.println("请选择运算符号(+、-、*、/)：");
            String operate = scanner.nextLine();
            System.out.println("请输入数字B：");
            String numberB = scanner.nextLine();
            String result = "";
            Operation.getResult(Double.parseDouble(numberA), Double.parseDouble(numberB),operate);
            System.out.println("运算结果："+result);
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e);
        }
    }
}

4、利用面向对象三大特性（继承和多态）

4.1、Operation类

public abstract class Operation {
    private double numberA;
    private double numberB;
    public double getNumberA() {
        return numberA;
    }
    public void setNumberA(double numberA) {
        this.numberA = numberA;
    }
    public double getNumberB() {
        return numberB;
    }
    public void setNumberB(double numberB) {
        this.numberB = numberB;
    }
    public abstract double getResult() throws Exception;
}

4.2、加法类

public class OperationAdd extends Operation{
    @Override
    public double getResult() {
        return getNumberA()+getNumberB();
    }
}

4.3、减法类

public class OperationSub extends Operation{
    @Override
    public double getResult() {
        return getNumberB() - getNumberB();
    }
}

4.4、乘法类

public class OperationMul extends Operation{
    @Override
    public double getResult() {
        return getNumberA() * getNumberB();
    }
}

4.5、除法类

public class OperationDiv extends Operation{
    @Override
    public double getResult() throws Exception {
        if (getNumberB() != 0){
            return getNumberA() / getNumberB();
        }
        throw new Exception("除数不能为0");
    }
}

4.6、简单工厂

public class OperationFactory {
    public static Operation createOperate(String operate){
        Operation operation = null;
        switch (operate){
            case "+":
                operation = new OperationAdd();
                break;
            case "-":
                operation = new OperationSub();
                break;
            case "*":
                operation = new OperationMul();
                break;
            case"/":
                operation = new OperationDiv();
                break;
        }
        return operation;
    }
}

4.7、客户端

public class Program {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Operation operation;
        operation = OperationFactory.createOperate("+");
        operation.setNumberA(2);
        operation.setNumberB(4);
        double result = operation.getResult();
        System.out.println(result);
    }
}

5、简单工厂模式优点

1、工厂类含有必要的判断逻辑，可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例，客户端可以免除直接创建产品对象的责任，而仅仅“消费”产品；简单工厂模式通过这种做法实现了对责任的分割，它提供了专门的工厂类用于创建对象。

2、客户端无须知道所创建的具体产品类的类名，只需要知道具体产品类所对应的参数即可，对于一些复杂的类名，通过简单工厂模式可以减少使用者的记忆量。

3、通过引入配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性。

6、简单工厂模式缺点

1、由于工厂类集中了所有产品创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响。

2、使用简单工厂模式将会增加系统中类的个数，在一定程序上增加了系统的复杂度和理解难度。

3、系统扩展困难，一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑，在产品类型较多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展和维护。

4、简单工厂模式由于使用了静态工厂方法，造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构。

三、总结

使用了简单工厂之后，如果有一天我们需要更改假发运算，只需要更改OperationAdd就可以了，如果需要增加各种复杂运算，例如：平方根、自然对数、正弦等，需要增加相应的运算子类，修改运算类工厂，在switch中增加分支，来看一下简单工厂的类结构。

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