摘要:在之前内容里,介绍了工厂模式中的简单工厂和工厂方法内容,这我们继续工厂模式的学习,今天学习抽象工厂模式。这样的工厂形式就是抽象工厂模式抽象工厂模式提供一个接口,用于创建相关或依赖对象,而不需要明确指定具体类。
在之前内容里,介绍了工厂模式中的简单工厂和工厂方法内容,这我们继续工厂模式的学习,今天学习抽象工厂模式。
当直接实例化一个对象时,就是在依赖它的具体类。看一张对象依赖图
很明显PizzaStore依赖所有披萨对象,所有的具体pizza都从PizzaStore当中产生。
当下面各个新增一种披萨种类,就相当于多了一个依赖,上面PizzaStore可能就要修改。
这里引出一个原则:依赖倒置原则。
注:要依赖抽象,不要依赖具体类。感觉有点像面向接口编程,而不面向实现编程。确实这很相似,然而这里更强调“抽象”.这个原则说明:不能让“高层组件”依赖“底层组件”,换句话说好比人要吃鸡鸭鱼肉等食物摄取营养,但是人不吃鸡鸭鱼肉也能从别的许多食物的摄取营养物质的把。所以二者不应该是依赖的关系,回过来说,“高层组件”和“底层组件”都要依赖抽象。
PizzaStore是“高层组件”,而各个披萨具体实现PizzaStore的具体实现类,就为“底层组件”,很明白,PizzaStore依赖这些具体比萨类。
我们把依赖倒置原则,放在我们目前的披萨店项目中。类图如下
想要遵循依赖倒置原则,(依赖抽象)工厂方式并不一定是最好的方法,但却是最有效方法之一。
何为“倒置”?
前面说“依赖”,现在来解释解释倒置原则,在上面当中我们看到各个pizza具体类(低层组件)向上指向了Pizza(高层组件),底层组件现在竟然依赖高层组件,对比图一当中对象(向下指向)依赖具体实现类情况,是不是指向都反过来了。所以说倒置指的就是和一般OO设计的思考方式完全相反。而现在我们的设计就让高层和底层组件都依赖Pizza这个抽象。
所以说若要遵循依赖倒置原则的话必须遵守下面几点要求。
1:变量不可以持有具体类的引用。
注:如果使用new,就会持有具体类的引用。你可以使用工厂模式避免这个问题。
2:不要让类派生自具体类。
注:如果派生自具体类,就会依赖这个具体类。请派生自一个抽象
3:不要覆盖基类中已经实现的方法。
编者注:包括我之前做的几期模式文章,当学习到工厂模式的时候我也有脑浆糊时候,倘若真的写项目程序之前都要想如何使用什么设计模式的话,恐怕我什么程序都写不出来,在设计模式中,无论有多少原则,其实是要尽量去达到,而不是说随时都要遵守原则或模式。其实很多时候任何Java程序在某种程度上来说都做不到百分之百遵守原则,都有违反方针地方,但设计模式可以作为一个项目的灵魂。
但是,如果你深入体验模式,将这些模式内化成你思考的一部分,那么在设计时,你将知道何时有足够的理由违反这些原则。就比方说当你实例化一个字符串的时候,你是不是直接实例化了?其实我们平时在程序中也都不假思索的实例化字符串对象吗?有违反这个原则吗?有!能这样做吗?能!为什么?因为字符串不能改变。包括我自己目前学习设计模式都还只是学“形”,我离设计模式的“心”还有不少的距离。
回到我们披萨店,现在看看我们披萨店“生意”是蒸蒸日上,具体弹性的框架,维护拓展起来也比最初设计的强很多,虽然花的功夫不少,但往往是值得的。
某一天你接到了好几个顾客的投诉电话,投诉的内容大体相同,某某加盟店里的食材不新鲜,甚至有媒体曝光你的某些加盟店为了降低成本,使用劣质原料。身为老板得你,必须采取一些办法,阻止这样的情况再次发生。
往后几天,你亲自考察了位于纽约和芝加哥的两家加盟店,经过研究决定为确保加盟店使用高质量的原料,你打算建造一家生产原料的工厂,并将原料运到各个加盟店专供,下面是你写的两份菜单
现在我们建造一个工厂,来生产原料,
定义工厂接口,负责创建原料
这里有很多新类,每个原料都是一个类(接口),每个原料都有个create方法,到时候我们都要具体展开。
下面具体创建纽约原料工厂,
每个原料都重载接口,根据不同风味定制添加不同的调料,对于蔬菜(Veggies),用一个数组做返回值,这里我就自己写死了数组,芝加哥工厂暂时不放出。
这里Pizza就需要修改了,好让它能使用工厂生产出来的原料。
下面是创建披萨,下面以芝士披萨为例,不在像之前那样做法了,写出区域性话,就单单创建某某味道的披萨
下面图将给你更好的说明(我就直接引用书中笔记了)
下面是修改加盟店代码以纽约店为例,纽约店会用到纽约披萨原料工厂,把工厂对象传入每个披萨里就能“获取”对应原料。
相比于之前的createPizza方法,这个版本两者之间有何异同呢?
我们目前做了这些。
这样的工厂形式就是抽象工厂模式
抽象工厂模式:提供一个接口,用于创建相关或依赖对象,而不需要明确指定具体类。
下面是抽象工厂类图
抽象方法,给我感觉是它更多运用抽象形式,简化编码当中复杂性。
下面是工厂方法和抽象工厂两种模式的对比
工厂方法:
抽象工厂:
其实,无论简单工厂,工厂方法还是抽象工厂方法,都对我们提升代码质量有很大帮助。
要点:
1:所有的工厂都是用来封装对象的创建
2:简单工厂,虽然不算是设计模式,但却是一个很好的编码习惯,可以使客户和具体类解耦
3:工厂方法使用继承:把对象的创建放在子类,子类实现工厂方法。
4:抽象工厂模式使用对象组合:对象的创建被是现在工厂的接口中。
5:所有的工厂模式都是减少程序中类之间依赖,松耦合。
6:第一次了解原来实例化可以延迟到子类中进行。
7:学习了依赖倒置原则。
8:面向抽象编程,不面向具体类编辑,尽管自己还是会犯老毛病。
下面放出实例的全部源码,由于源码类文件较多,先放出了项目class图
Material_Implements包下内容
披萨工厂接口
package Factory_Interface; import Material_Interface.Cheese; import Material_Interface.Clams; import Material_Interface.Dough; import Material_Interface.Pepperoni; import Material_Interface.Sauce; import Material_Interface.Veggies; /** * 这时我们需要给披萨店送原料了 建立一家生产原料的工厂 添加各种原料 * * @author Joy * */ public interface PizzaIngredientFactory { // 面饼 public Dough createDough(); // 酱料 public Sauce createSauce(); // 芝士奶酪 public Cheese createCheese(); // 各种蔬菜,数组 public Veggies[] createVeggies(); // 香肠 public Pepperoni createPepperoni(); // 海鲜 public Clams createClam(); }
两个具体工厂实现
package Factory_Implements; import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory; import Material_Implements.FreshClams; import Material_Implements.Garlic; import Material_Implements.MarinaraSauce; import Material_Implements.Mushroom; import Material_Implements.Onion; import Material_Implements.RedPepper; import Material_Implements.ReggianoCheese; import Material_Implements.SlicedPepperoni; import Material_Implements.ThinCrustDough; import Material_Interface.Cheese; import Material_Interface.Clams; import Material_Interface.Dough; import Material_Interface.Pepperoni; import Material_Interface.Sauce; import Material_Interface.Veggies; /** * 纽约披萨店原料工厂实现,工厂专精大蒜番茄酱料,干酪,鲜蛤蛎 * * @author Joy * */ // 具体的原料工厂都要实现PizzaIngredientFactory类 public class NYPizzaIngredientFactory implements PizzaIngredientFactory { @Override public Dough createDough() { return new ThinCrustDough(); } @Override public Sauce createSauce() { return new MarinaraSauce(); } @Override public Cheese createCheese() { return new ReggianoCheese(); } @Override public Veggies[] createVeggies() { Veggies veggies[] = { new Garlic(), new Onion(), new Mushroom(), new RedPepper() }; return veggies; } @Override public Pepperoni createPepperoni() { return new SlicedPepperoni(); } @Override public Clams createClam() { return new FreshClams(); } }
package Factory_Implements; import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory; import Material_Implements.BlackOlives; import Material_Implements.Eggplant; import Material_Implements.FrozenClams; import Material_Implements.MozzarellaCheese; import Material_Implements.PlumTomatoSauce; import Material_Implements.SlicedPepperoni; import Material_Implements.Spinach; import Material_Implements.ThickCrustDough; import Material_Interface.Cheese; import Material_Interface.Clams; import Material_Interface.Dough; import Material_Interface.Pepperoni; import Material_Interface.Sauce; import Material_Interface.Veggies; /** * 加州披萨店原料工厂 * * @author Joy * */ public class ChicagoPizzaIngredientFactory implements PizzaIngredientFactory { @Override public Dough createDough() { return new ThickCrustDough(); } @Override public Sauce createSauce() { return new PlumTomatoSauce(); } @Override public Cheese createCheese() { return new MozzarellaCheese(); } @Override public Veggies[] createVeggies() { Veggies veggies[] = { new BlackOlives(), new Spinach(), new Eggplant() }; return veggies; } @Override public Pepperoni createPepperoni() { return new SlicedPepperoni(); } @Override public Clams createClam() { return new FrozenClams(); } }
各个原料接口
package Material_Interface; /** * 芝士奶酪类 * @author Joy * */ public interface Cheese { //只需定义接口,具体实现让实现类搞定 public String toString(); }
package Material_Interface; /** * 海蛎类 * @author Joy * */ public interface Clams { public String toString(); }
package Material_Interface; /** * 面饼类 * @author Joy * */ public interface Dough { public String toString(); }
package Material_Interface; /** * 香肠类 * @author Joy * */ public interface Pepperoni { public String toString(); }
package Material_Interface; /** * 酱料类 * @author Joy * */ public interface Sauce { public String toString(); }
package Material_Interface; /** * 蔬菜类 * @author Joy * */ public interface Veggies { public String toString(); }
下面就是各个原料的具体实现
package Material_Implements; import Material_Interface.Veggies; public class BlackOlives implements Veggies { public String toString() { return "黑橄榄"; } }
package Material_Implements; import Material_Interface.Veggies; public class Eggplant implements Veggies { public String toString() { return "茄子"; } }
package Material_Implements; import Material_Interface.Clams; public class FreshClams implements Clams { public String toString() { return "鲜海蛎"; } }
package Material_Implements; import Material_Interface.Clams; public class FrozenClams implements Clams { public String toString() { return "海湾的鲜海蛎"; } }
package Material_Implements; import Material_Interface.Veggies; public class Garlic implements Veggies { public String toString() { return "大蒜"; } }
package Material_Implements; import Material_Interface.Sauce; public class MarinaraSauce implements Sauce { @Override public String toString() { return "番茄酱"; } }
package Material_Implements; import Material_Interface.Cheese; public class MozzarellaCheese implements Cheese { @Override public String toString() { return "碎芝士"; } }
package Material_Implements; import Material_Interface.Veggies; public class Mushroom implements Veggies { public String toString() { return "香菇"; } }
package Material_Implements; import Material_Interface.Veggies; public class Onion implements Veggies { public String toString() { return "洋葱"; } }
package Material_Implements; import Material_Interface.Sauce; public class PlumTomatoSauce implements Sauce { public String toString() { return "梅子番茄酱"; } }
package Material_Implements; import Material_Interface.Veggies; public class RedPepper implements Veggies { public String toString() { return "红辣椒"; } }
package Material_Implements; import Material_Interface.Cheese; public class ReggianoCheese implements Cheese { public String toString() { return "干奶酪"; } }
package Material_Implements; import Material_Interface.Pepperoni; public class SlicedPepperoni implements Pepperoni { public String toString() { return "香肠切片"; } }
package Material_Implements; import Material_Interface.Veggies; public class Spinach implements Veggies { public String toString() { return "菠菜"; } }
package Material_Implements; import Material_Interface.Dough; public class ThickCrustDough implements Dough { public String toString() { return "厚面饼"; } }
package Material_Implements; import Material_Interface.Dough; public class ThinCrustDough implements Dough { public String toString() { return "薄面饼"; } }
下面是Pizza“工厂”(抽象)方法
package Pizza; import Material_Interface.Cheese; import Material_Interface.Clams; import Material_Interface.Dough; import Material_Interface.Pepperoni; import Material_Interface.Sauce; import Material_Interface.Veggies; public abstract class Pizza { String name;// 披萨名称 Dough dough;// 面团类型 Sauce sauce;// 酱料 // ArrayList toppings = new ArrayList();// 一套佐料(下面原料代替了list) // 每个披萨都持有一组需用到的原料 Veggies veggies[]; Cheese cheese; Pepperoni pepperoni; Clams clams; public void setName(String name) { this.name = name; } public String getName() { return name; } /** * //把prepare方法抽象化,获取来自原料工厂的原料 Pizza类完全不关心具体原料是什么,只知道如何制作披萨, * 比萨和原料之间被解耦,往后拓展不同口味披萨,建立不同的披萨工厂也很方便 Pizza类被复用 */ // 准备 public abstract void prepare(); // 烘烤 public void bake() { System.out.println(" " + "披萨正在烘烤,需烘烤25分钟。。。"); } // 切片 public void cut() { System.out.println("制作完成,给披萨切片。。。"); } // 装盒 public void box() { System.out.println("给披萨打包装盒。。。"); } // 输出客人点的披萨信息 @Override public String toString() { StringBuffer display = new StringBuffer(); display.append(name + " "); if (dough != null) { display.append(dough + " "); } if (sauce != null) { display.append(sauce + " "); } if (cheese != null) { display.append(cheese + " "); } if (veggies != null) { for (int i = 0; i < veggies.length; i++) { display.append(veggies[i] + ", "); } } if (pepperoni != null) { display.append(pepperoni + " "); } if (clams != null) { display.append(clams + " "); } return display.toString(); } }
下面是具体Pizza实现
package Pizza; import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory; //芝士披萨 public class CheesePizza extends Pizza { PizzaIngredientFactory ingredientFactory; // 要制作披萨,要先从对于工厂获取原料,所以构造器初始化数据 public CheesePizza(PizzaIngredientFactory ingredientFactory) { this.ingredientFactory = ingredientFactory; } // 这里就不在以前Pizza类直接写死,而是更加灵活使用 // prepare()方法一步步创建芝士披萨,需要的原料全部从“工厂”中获取 @Override public void prepare() { System.out.println("准备 " + name); dough = ingredientFactory.createDough(); sauce = ingredientFactory.createSauce(); cheese = ingredientFactory.createCheese(); } }
package Pizza; import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory; //海蛎披萨 public class ClamPizza extends Pizza { PizzaIngredientFactory ingredientFactory; public ClamPizza(PizzaIngredientFactory ingredientFactory) { this.ingredientFactory = ingredientFactory; } public void prepare() { System.out.println("准备 " + name); dough = ingredientFactory.createDough(); sauce = ingredientFactory.createSauce(); cheese = ingredientFactory.createCheese(); clams = ingredientFactory.createClam(); } }
package Pizza; import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory; //香肠披萨 public class PepperoniPizza extends Pizza { PizzaIngredientFactory ingredientFactory; public PepperoniPizza(PizzaIngredientFactory ingredientFactory) { this.ingredientFactory = ingredientFactory; } public void prepare() { System.out.println("准备 " + name); dough = ingredientFactory.createDough(); sauce = ingredientFactory.createSauce(); cheese = ingredientFactory.createCheese(); veggies = ingredientFactory.createVeggies(); pepperoni = ingredientFactory.createPepperoni(); } }
package Pizza; import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory; //素食披萨 public class VeggiePizza extends Pizza { PizzaIngredientFactory ingredientFactory; public VeggiePizza(PizzaIngredientFactory ingredientFactory) { this.ingredientFactory = ingredientFactory; } public void prepare() { System.out.println("准备 " + name); dough = ingredientFactory.createDough(); sauce = ingredientFactory.createSauce(); cheese = ingredientFactory.createCheese(); veggies = ingredientFactory.createVeggies(); } }
下面是PizzaStore接口
package Store; import Pizza.Pizza; /** * PizzaStore相当于客户, 往后会有很多类似此类进行拓展 * * 在这里orderPizza()方法对pizz对象做了很多事(createPizza,prepare,bake,cut,box) * 但是由于Pizza对象是抽象的(接口), * orderPizza()并不知道具体哪些实际类参与进来了(相当于实现Pizza接口的实现类有哪些orderPizza()方法并不知道) * 换句话说,这就是解耦,减少相互依赖 * * 同理createPizza()方法中也不知道创建的具体是什么披萨 只知道披萨可以被准备,被烘烤,被切片,被装盒行为而已 * */ // 披萨店 public abstract class PizzaStore { // 点单 public Pizza orderPizza(String type) { // createPizza()方法从工厂对象中取出, // 并且方法也不再这里实现,定义为抽象类,谁需要在拿走方法去具体实现 Pizza pizza = createPizza(type); System.out.print("----制作一个" + pizza); pizza.prepare(); pizza.bake(); pizza.cut(); pizza.box(); return pizza; } // 把工厂对象移到这个方法里,并封装 // 现在工厂方法为抽象的,子类必须实现这个抽象方法 public abstract Pizza createPizza(String item); }
下面是两个加盟店的具体实现
package Store; import Factory_Implements.NYPizzaIngredientFactory; import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory; import Pizza.CheesePizza; import Pizza.ClamPizza; import Pizza.PepperoniPizza; import Pizza.Pizza; import Pizza.VeggiePizza; /** * 此时NYStylePizzaStore所封装的知识是关于如何制作纽约风格的比萨 * * @author Joy * */ // 纽约风格披萨店(分店) public class NYStylePizzaStore extends PizzaStore { /** * 相比之前写的这里添加了工厂类 */ // 根据披萨的不同,创建不同披萨(具体实现类) @Override public Pizza createPizza(String item) { Pizza pizza = null; // 这里多态创建纽约原料工厂,该工厂负责纽约风味的披萨 PizzaIngredientFactory ingredientFactory = new NYPizzaIngredientFactory(); if (item.equals("芝士")) { // 实例化具体披萨类型,并传进该比萨所需要的工厂,以便取得原料 pizza = new CheesePizza(ingredientFactory); pizza.setName("纽约芝士披萨"); } else if (item.equals("素食")) { pizza = new VeggiePizza(ingredientFactory); pizza.setName("纽约素食披萨"); } else if (item.equals("海蛎")) { pizza = new ClamPizza(ingredientFactory); pizza.setName("纽约海蛎披萨"); } else if (item.equals("香肠")) { pizza = new PepperoniPizza(ingredientFactory); pizza.setName("纽约香肠披萨"); } return pizza; } }
package Store; import Factory_Implements.ChicagoPizzaIngredientFactory; import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory; import Pizza.CheesePizza; import Pizza.ClamPizza; import Pizza.PepperoniPizza; import Pizza.Pizza; import Pizza.VeggiePizza; /** * 此时ChicagoStylePizzaStore所封装的知识是关于如何制作芝加哥风格的比萨 * * @author Joy * */ // 芝加哥披萨店(分店) public class ChicagoStylePizzaStore extends PizzaStore { Pizza pizza = null; // 这里多态创建纽约原料工厂,该工厂负责纽约风味的披萨 PizzaIngredientFactory ingredientFactory = new ChicagoPizzaIngredientFactory(); @Override public Pizza createPizza(String item) { if (item.equals("芝士")) { pizza = new CheesePizza(ingredientFactory); pizza.setName("芝加哥芝士披萨"); } else if (item.equals("素食")) { pizza = new VeggiePizza(ingredientFactory); pizza.setName("芝加哥素食披萨"); } else if (item.equals("海鲜")) { pizza = new ClamPizza(ingredientFactory); pizza.setName("芝加哥海蛎披萨"); } else if (item.equals("香肠")) { pizza = new PepperoniPizza(ingredientFactory); pizza.setName("芝加哥香肠披萨"); } return pizza; } }
测试类
package TestMain; import Pizza.Pizza; import Store.ChicagoStylePizzaStore; import Store.NYStylePizzaStore; import Store.PizzaStore; public class TestMain { public static void main(String[] args) { PizzaStore nyStore = new NYStylePizzaStore(); PizzaStore chicagoStore = new ChicagoStylePizzaStore(); System.out.println("===================================="); Pizza pizza3 = nyStore.orderPizza("香肠"); System.out.println("Joy点了一个" + pizza3); System.out.println("===================================="); Pizza pizza4=chicagoStore.orderPizza("海鲜"); System.out.println("Joy点了一个" + pizza4); } }
效果图:
工厂模式给我最大感受就是对编写好的代码的理解程度加深,想法也更加考虑拓展了,当然还需反复多练习,模拟代码已经全部放出,注释也写的比较清楚,若有不理解欢迎留言
感谢你看到这里,至此工厂模式内容结束,本人文笔随便,若有不足或错误之处望给予指点,90度弯腰~~~很快我会发布下一个设计模式内容,生命不息,编程不止!
参考书籍:《Head First 设计模式》
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