设计模式之工厂方法模式

geekidentity 发布于2019-08-16 17:49 / 2417人阅读

摘要：通过工厂方法模式的类图可以看到，工厂方法模式有四个要素工厂接口工厂接口是工厂方法模式的核心，与调用者直接交互用来提供产品。使用场景创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。

0x01.定义与类型

定义：定义一个创建对象的接口，但让实现这个接口的类来决定实例化那个类，工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行

类型：创建型

uml类图

代码

//工厂接口
public interface IFactory {
    IProduct createProduct();
}

//产品接口
public interface IProduct {
    void produce();
}

//工厂实现
public class Factory implements IFactory {
    @Override
    public IProduct createProduct() {
        return new Product();
    }
}

//产品实现
public class Product implements IProduct{
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("具体产品业务。");
    }
}

//应用 / 测试类
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        IFactory factory = new Factory();
        IProduct product = factory.createProduct();
        product.produce();
    }
}

应用 / 测试类输出结果

具体产品业务。

通过工厂方法模式的类图可以看到，工厂方法模式有四个要素：

工厂接口：工厂接口是工厂方法模式的核心，与调用者直接交互用来提供产品。在实际编程中，有时候也会使用一个抽象类来作为与调用者交互的接口，其本质上是一样的。

工厂实现：在编程中，工厂实现决定如何实例化产品，是实现扩展的途径，需要有多少种产品，就需要有多少个具体的工厂实现。

产品接口：产品接口的主要目的是定义产品的规范，所有的产品实现都必须遵循产品接口定义的规范。产品接口是调用者最为关心的，产品接口定义的优劣直接决定了调用者代码的稳定性。同样，产品接口也可以用抽象类来代替，但要注意最好不要违反里氏替换原则。

产品实现：实现产品接口的具体类，决定了产品在客户端中的具体行为。

0x02.简单工厂对比工厂方法

简单工厂只有三个要素，他没有工厂接口，并且得到产品的方法一般是静态的。

因为没有工厂接口，所以在工厂实现的扩展性方面稍弱，可以算是工厂方法模式的简化版。

简单工厂如果发生变动是需要修改工厂方法，违反了开闭原则。

0x03.使用场景

创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象，特别是只需要通过new就可以完成创建的对象，无需使用工厂模式。如果使用工厂模式，就需要引入一个工厂类，会增加系统的复杂度。

工厂模式是一种典型的解耦模式，迪米特法则在工厂模式中表现的尤为明显。假如调用者自己组装产品需要增加依赖关系时，可以考虑使用工厂模式。将会大大降低对象之间的耦合度。

由于工厂模式是依靠抽象架构的，它把实例化产品的任务交由实现类完成，扩展性比较好。也就是说，当需要系统有比较好的扩展性时，可以考虑工厂模式，不同的产品用不同的实现工厂来组装。

总结的说

创建对象需要大量重复的代码

客户端（应用层）不依赖于产品类实例如何被创建、实现等细节

一个类通过其子类来指定创建那个对象（具有产品抽象）

0x04.优点

用户只需要关心所需要产品对应的工厂，无需关心创建细节

加入新产品符合开闭原则，提高可扩展性

0x05.缺点

类的个数容易过多，增加复杂度

增加了系统的抽象性和理解难度

0x06.实现样例

在线教育网站具有多种技术种类视频

视频工厂与视频类的定义

//视频工厂
public abstract class VideoFactory {
    public abstract Video getVideo();
}

//视频类
public abstract class Video {
    public abstract void produce();
}

Java视频的实现

//Java视频工厂
public class JavaVideoFactory extends VideoFactory {
    @Override
    public JavaVideo getVideo() {
        return new JavaVideo();
    }
}

//Java视频
public class JavaVideo extends Video {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("录制Java课程视频");
    }
}

Python视频实现

//Python视频工厂
public class PythonVideoFactory extends VideoFactory {
    @Override
    public PythonVideo getVideo() {
        return new PythonVideo();
    }
}

//Python视频
public class PythonVideo extends Video{
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("录制Python课程");
    }
}

前端课程实现

//前端视频实现
public class FEVideoFactory extends VideoFactory {
    @Override
    public FEVideo getVideo() {
        return new FEVideo();
    }
}

//前端视频
public class FEVideo extends Video {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("录制前端视频");
    }
}

应用与测试类实现

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        VideoFactory videoFactory = new JavaVideoFactory();
        Video video1 = videoFactory.getVideo();
        video1.produce();

        videoFactory = new PythonVideoFactory();
        Video video2 = videoFactory.getVideo();
        video2.produce();

        videoFactory = new FEVideoFactory();
        Video video3 = videoFactory.getVideo();
        video3.produce();
    }
}

输出结果

录制Java课程视频
录制Python课程
录制前端视频

实现UML类图

0x07.源码中的工厂方法

Collection.iterator()方法

每个集合的具体实现都有一个实现了Iterator的具体实现

Collection.iterator相当于是工厂方法

ArrayList中的iterator是其中的内部类的实现的工厂

public Iterator iterator() {
    return new Itr();
}
private class Itr implements Iterator {
    //省略了具体实现
}

使用私有内部类来实现具体产品，实现iterator方法，来生成具体的实现。

URLStreamHandlerFactory工厂

log4j, logback---->LoggerFactory

0x08.源码地址

工厂方法模式：https://github.com/sigmako/design-pattern/tree/master/factory-method

0x09.参考

慕课网设计模式精讲: https://coding.imooc.com/class/270.html

23种设计模式（2）：工厂方法模式: https://blog.csdn.net/zhengzhb/article/details/7348707

云服务器 GPU云服务器工厂方法模式代码设计模式工厂模式工厂模式抽象工厂模式

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