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JAVA设计模式之工厂模式(简单工厂模式+工厂方法模式+抽象工厂模式)

导读: 在面向对象编程中, 最通常的方法是一个new操作符产生一个对象实例,new操作符就是用来构造对象实例的。但是在一些情况下, new操作符直接生成对象会带来一些问题。举例来说, 许多类型对象的创造需要一系列的步骤: 你可能需要计算或取得对象的初始设置; 选择生成哪个子对象实例; 或在生成你需要的对象之前必须先生成一些辅助功能的对象。 在这些情况,新对象的建立就是一个 “过程”,不仅是一个操作,像一...。。。

 在面向对象编程中, 最通常的方法是一个new操作符产生一个对象实例,new操作符就是用来构造对象实例的。但是在一些情况下, new操作符直接生成对象会带来一些问题。举例来说, 许多类型对象的创造需要一系列的步骤: 你可能需要计算或取得对象的初始设置; 选择生成哪个子对象实例; 或在生成你需要的对象之前必须先生成一些辅助功能的对象。 在这些情况,新对象的建立就是一个 “过程”,不仅是一个操作,像一部大机器中的一个齿轮传动。

模式的问题:你如何能轻松方便地构造对象实例,而不必关心构造对象实例的细节和复杂过程呢?

解决方案:建立一个工厂来创建对象

实现:

一、引言
    1)还没有工厂时代:假如还没有工业革命,如果一个客户要一款宝马车,一般的做法是客户去创建一款宝马车,然后拿来用。
    2)简单工厂模式:后来出现工业革命。用户不用去创建宝马车。因为客户有一个工厂来帮他创建宝马.想要什么车,这个工厂就可以建。比如想要320i系列车。工厂就创建这个系列的车。即工厂可以创建产品。
    3)工厂方法模式时代:为了满足客户,宝马车系列越来越多,如320i,523i,30li等系列一个工厂无法创建所有的宝马系列。于是由单独分出来多个具体的工厂。每个具体工厂创建一种系列。即具体工厂类只能创建一个具体产品。但是宝马工厂还是个抽象。你需要指定某个具体的工厂才能生产车出来。

   4)抽象工厂模式时代:随着客户的要求越来越高,宝马车必须配置空调。于是这个工厂开始生产宝马车和需要的空调。

   最终是客户只要对宝马的销售员说:我要523i空调车,销售员就直接给他523i空调车了。而不用自己去创建523i空调车宝马车.

   这就是工厂模式。

二、分类 
        工厂模式主要是为创建对象提供过渡接口,以便将创建对象的具体过程屏蔽隔离起来,达到提高灵活性的目的。 
工厂模式可以分为三类: 

1)简单工厂模式(Simple Factory) 
2)工厂方法模式(Factory Method) 
3)抽象工厂模式(Abstract Factory) 

 这三种模式从上到下逐步抽象,并且更具一般性。 
        GOF在《设计模式》一书中将工厂模式分为两类:工厂方法模式(Factory Method)与抽象工厂模式(Abstract Factory)。

        将简单工厂模式(Simple Factory)看为工厂方法模式的一种特例,两者归为一类。 

三、区别 
工厂方法模式:
一个抽象产品类,可以派生出多个具体产品类。   
一个抽象工厂类,可以派生出多个具体工厂类。   
每个具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例。
抽象工厂模式:
多个抽象产品类,每个抽象产品类可以派生出多个具体产品类。   
一个抽象工厂类,可以派生出多个具体工厂类。   
每个具体工厂类可以创建多个具体产品类的实例。   
区别:
工厂方法模式只有一个抽象产品类,而抽象工厂模式有多个。   
工厂方法模式的具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例,而抽象工厂模式可以创建多个。

两者皆可。 

 四、简单工厂模式 
建立一个工厂(一个函数或一个类方法)来制造新的对象。
分布说明引子:从无到有。客户自己创建宝马车,然后拿来用。

 

 

public class BMW320 { public BMW320(){  System.out.println("制造-->BMW320"); }}public class BMW523 { public BMW523(){  System.out.println("制造-->BMW523"); }}public class Customer { public static void main(String[] args) {  BMW320 bmw320 = new BMW320();  BMW523 bmw523 = new BMW523(); }}

客户需要知道怎么去创建一款车,客户和车就紧密耦合在一起了.为了降低耦合,就出现了工厂类,把创建宝马的操作细节都放到了工厂里面去,客户直接使用工厂的创建工厂方法,传入想要的宝马车型号就行了,而不必去知道创建的细节.这就是工业革命了:简单工厂模式

即我们建立一个工厂类方法来制造新的对象。如图:

产品类:

abstract class BMW { public BMW(){   }}public class BMW320 extends BMW { public BMW320() {  System.out.println("制造-->BMW320"); }}public class BMW523 extends BMW{ public BMW523(){  System.out.println("制造-->BMW523"); }}

工厂类:

public class Factory { public BMW createBMW(int type) {  switch (type) {    case 320:   return new BMW320();  case 523:   return new BMW523();  default:   break;  }  return null; }}


客户类:

public class Customer { public static void main(String[] args) {  Factory factory = new Factory();  BMW bmw320 = factory.createBMW(320);  BMW bmw523 = factory.createBMW(523); }}

   简单工厂模式又称静态工厂方法模式。重命名上就可以看出这个模式一定很简单。它存在的目的很简单:定义一个用于创建对象的接口。 
      先来看看它的组成: 
         1) 工厂类角色:这是本模式的核心,含有一定的商业逻辑和判断逻辑,用来创建产品
         2) 抽象产品角色:它一般是具体产品继承的父类或者实现的接口。         
         3) 具体产品角色:工厂类所创建的对象就是此角色的实例。在java中由一个具体类实现。 
        
        下面我们从开闭原则(对扩展开放;对修改封闭)上来分析下简单工厂模式。当客户不再满足现有的车型号的时候,想要一种速度快的新型车,只要这种车符合抽象产品制定的合同,那么只要通知工厂类知道就可以被客户使用了。所以对产品部分来说,它是符合开闭原则的;但是工厂部分好像不太理想,因为每增加一种新型车,都要在工厂类中增加相应的创建业务逻辑(createBMW(int type)方法需要新增case),这显然是违背开闭原则的。可想而知对于新产品的加入,工厂类是很被动的。对于这样的工厂类,我们称它为全能类或者上帝类。 
        我们举的例子是最简单的情况,而在实际应用中,很可能产品是一个多层次的树状结构。由于简单工厂模式中只有一个工厂类来对应这些产品,所以这可能会把我们的上帝累坏了,也累坏了我们这些程序员。
        于是工厂方法模式作为救世主出现了。 工厂类定义成了接口,而每新增的车种类型,就增加该车种类型对应工厂类的实现,这样工厂的设计就可以扩展了,而不必去修改原来的代码。
五、工厂方法模式 
        工厂方法模式去掉了简单工厂模式中工厂方法的静态属性,使得它可以被子类继承。这样在简单工厂模式里集中在工厂方法上的压力可以由工厂方法模式里不同的工厂子类来分担。 
工厂方法模式组成: 
       1)抽象工厂角色: 这是工厂方法模式的核心,它与应用程序无关。是具体工厂角色必须实现的接口或者必须继承的父类。在java中它由抽象类或者接口来实现。 
       2)具体工厂角色:它含有和具体业务逻辑有关的代码。由应用程序调用以创建对应的具体产品的对象。 
       3)抽象产品角色:它是具体产品继承的父类或者是实现的接口。在java中一般有抽象类或者接口来实现。 
       4)具体产品角色:具体工厂角色所创建的对象就是此角色的实例。在java中由具体的类来实现。 
       工厂方法模式使用继承自抽象工厂角色的多个子类来代替简单工厂模式中的“上帝类”。正如上面所说,这样便分担了对象承受的压力;而且这样使得结构变得灵活 起来——当有新的产品产生时,只要按照抽象产品角色、抽象工厂角色提供的合同来生成,那么就可以被客户使用,而不必去修改任何已有 的代码。可以看出工厂角色的结构也是符合开闭原则的! 

代码如下: 

产品类:

abstract class BMW { public BMW(){   }}public class BMW320 extends BMW { public BMW320() {  System.out.println("制造-->BMW320"); }}public class BMW523 extends BMW{ public BMW523(){  System.out.println("制造-->BMW523"); }}


创建工厂类:

interface FactoryBMW { BMW createBMW();}public class FactoryBMW320 implements FactoryBMW{ @Override public BMW320 createBMW() {  return new BMW320(); }}public class FactoryBMW523 implements FactoryBMW { @Override public BMW523 createBMW() {  return new BMW523(); }}


客户类:

public class Customer { public static void main(String[] args) {  FactoryBMW320 factoryBMW320 = new FactoryBMW320();  BMW320 bmw320 = factoryBMW320.createBMW();  FactoryBMW523 factoryBMW523 = new FactoryBMW523();  BMW523 bmw523 = factoryBMW523.createBMW(); }}


 工厂方法模式仿佛已经很完美的对对象的创建进行了包装,使得客户程序中仅仅处理抽象产品角色提供的接口,但使得对象的数量成倍增长。当产品种类非常多时,会出现大量的与之对应的工厂对象,这不是我们所希望的。

 六、抽象工厂模式 
       随着客户的要求越来越高,宝马车需要配置空调。于是这个工厂开始生产宝马车和配置需要的空调。这时候工厂有二个系列的产品:宝马车和空调。

抽象工厂模式和工厂方法模式我看了好多博客,对它的理解都有些不同,我这里按我觉得正确的理解来写了一个例子。

下面是从http://blog.csdn.net/zhengzhb/article/details/7359385引用的一段讲解抽象工厂模式的话,我感觉比较清楚,解释了抽象工厂模式的概念,但是他原文中的代码实现跟图有些不匹配,我按自己的理解,还是用前面宝马320和宝马523配置不同型号空调的例子写了后面的代码,仅仅是我的理解,如果你看到这里,有些困惑,可以找些其他文章看一看。

 

 

     抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本,他用来创建一组相关或者相互依赖的对象。他与工厂方法模式的区别就在于,工厂方法模式针对的是一个产品等级结构;而抽象工厂模式则是针对的多个产品等级结构。在编程中,通常一个产品结构,表现为一个接口或者抽象类,也就是说,工厂方法模式提供的所有产品都是衍生自同一个接口或抽象类,而抽象工厂模式所提供的产品则是衍生自不同的接口或抽象类。

        在抽象工厂模式中,有一个产品族的概念:所谓的产品族,是指位于不同产品等级结构中功能相关联的产品组成的家族。抽象工厂模式所提供的一系列产品就组成一个产品族;而工厂方法提供的一系列产品称为一个等级结构。我们依然拿生产汽车的例子来说明他们之间的区别。

 

 

  在上面的类图中,两厢车和三厢车称为两个不同的等级结构;而2.0排量车和2.4排量车则称为两个不同的产品族。再具体一点,2.0排量两厢车和2.4排量两厢车属于同一个等级结构,2.0排量三厢车和2.4排量三厢车属于另一个等级结构;而2.0排量两厢车和2.0排量三厢车属于同一个产品族,2.4排量两厢车和2.4排量三厢车属于另一个产品族。

        明白了等级结构和产品族的概念,就理解工厂方法模式和抽象工厂模式的区别了,如果工厂的产品全部属于同一个等级结构,则属于工厂方法模式;如果工厂的产品来自多个等级结构,则属于抽象工厂模式。在本例中,如果一个工厂模式提供2.0排量两厢车和2.4排量两厢车,那么他属于工厂方法模式;如果一个工厂模式是提供2.4排量两厢车和2.4排量三厢车两个产品,那么这个工厂模式就是抽象工厂模式,因为他提供的产品是分属两个不同的等级结构。当然,如果一个工厂提供全部四种车型的产品,因为产品分属两个等级结构,他当然也属于抽象工厂模式了。

 

 

相信你看完上面这段应该能明白抽象工厂模式和工厂方法模式的区别了,容我偷懒没有把上面的这段话改编到宝马配空调的例子体系里面来,大家就用上面的讲解理解概念,然后看我下面的代码理解实现,不保证理解到位,只是我的个人理解,随着理解的深入以后再回来修改吧。

抽象工厂模式代码

 产品类: 

 

//车子以及型号abstract class BMW { public BMW(){   }}public class BMW320 extends BMW { public BMW320() {  System.out.println("制造-->BMW320"); }}public class BMW523 extends BMW{ public BMW523(){  System.out.println("制造-->BMW523"); }}//空调以及型号public class Aircondition { public Aircondition(){   }}public class AirconditionA extends Aircondition{ public AirconditionA(){  System.out.println("制造-->AirconditionA"); }}public class AirconditionB extends Aircondition{ public AirconditionB(){  System.out.println("制造-->AirconditionB"); }}


创建工厂类:

//创建工厂的接口public interface FactoryBMW { BMW createBMW_A(); BMW createBMW_B(); Aircondition createaAirconditionA(); Aircondition createaAirconditionB();}//宝马320系列,生产配置A,B两种空调型号的320汽车public class FactoryBWM320 implements FactoryBMW{  @Override public BMW320 createBMW_A() {  // TODO Auto-generated method stub  createaAirconditionA();  return new BMW320(); } @Override public BMW320 createBMW_B() {  // TODO Auto-generated method stub  createaAirconditionB();  return new BMW320(); } @Override public Aircondition createaAirconditionA() {  // TODO Auto-generated method stub  return new AirconditionA(); } @Override public Aircondition createaAirconditionB() {  // TODO Auto-generated method stub  return new AirconditionB(); }}//宝马523系列,生产配置A,B两种空调型号的523汽车public class FactoryBWM523 implements FactoryBMW { @Override public BMW523 createBMW_A() {  // TODO Auto-generated method stub  createaAirconditionA();  return new BMW523(); } @Override public BMW523 createBMW_B() {  // TODO Auto-generated method stub  createaAirconditionB();  return new BMW523(); } @Override public Aircondition createaAirconditionA() {  // TODO Auto-generated method stub  return new AirconditionA(); } @Override public Aircondition createaAirconditionB() {  // TODO Auto-generated method stub  return new AirconditionB(); }}


客户:

public class Customer { public static void main(String[] args){    //想要A型空调宝马320  FactoryBWM320 factoryBWM320_A = new FactoryBWM320();  BMW320 bmw320_A = factoryBWM320_A.createBMW_A();    //想要B型空调宝马320  FactoryBWM320 factoryBWM320_B = new FactoryBWM320();  BMW320 bmw320_B = factoryBWM320_B.createBMW_B();    //想要A型空调宝马523  FactoryBWM523 factoryBWM523_A = new FactoryBWM523();  BMW523 bmw523_A = factoryBWM523_A.createBMW_A();    //想要B型空调宝马523  FactoryBWM523 factoryBWM523_B = new FactoryBWM523();  BMW523 bmw523_B = factoryBWM523_B.createBMW_B(); }}

 

以上就是简单工厂模式,工厂方法模式,抽象工厂模式三种工厂模式的所有了。

本文的例子改编自http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7505909对于其中的一些理解个人感觉有些不妥,所以加上一些其他文章的理解所写,希望对你有所启发,欢迎指正。

总结:

无论是简单工厂模式,工厂方法模式,还是抽象工厂模式,他们都属于工厂模式,在形式和特点上也是极为相似的,他们的最终目的都是为了解耦。在使用时,我们不必去在意这个模式到底工厂方法模式还是抽象工厂模式,因为他们之间的演变常常是令人琢磨不透的。经常你会发现,明明使用的工厂方法模式,当新需求来临,稍加修改,加入了一个新方法后,由于类中的产品构成了不同等级结构中的产品族,它就变成抽象工厂模式了;而对于抽象工厂模式,当减少一个方法使的提供的产品不再构成产品族之后,它就演变成了工厂方法模式。

       所以,在使用工厂模式时,只需要关心降低耦合度的目的是否达到了。

 

作者:jason0539

微博:http://weibo.com/2553717707

博客:http://blog.csdn.net/jason0539(转载请说明出处)

 

 

(编辑: jason0539)

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