设计模式之简单工厂模式+工厂方法模式

简单工厂模式(工厂方法模式的小弟)

简单工厂模式并不属于GoF23个经典设计模式,但通常作为23个设计模式的基础。因为在简单工厂模式中用于创建实例的方法是static方法,所以它也被称为Static Factory Method Pattern.

定义

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。

UML类图

SimpleFactoryPattern

  • Factory:工厂角色即工厂类,负责实现创建所有产品实例的内部逻辑;工厂类可以被外界直接调用静态的工厂方法factoryMethod(),创建产品对象。

  • Product:抽象产品角色,是工厂类所创建所有产品的父类,封装了各种产品对象的公有方法。

  • ConcreteProduct:具体产品角色,所有被工厂创建的对象都充当这个角色的某个具体类的实例。

在简单工厂模式中,客户端不用通过new创建对象,只需要通过工厂类就可以创建一个产品类的实例。

使用简单工厂模式时,首先要对产品类进行重构,要根据实际情况设计一个产品层次结构,将所有产品类的公共代码移至抽象产品类,并声明一些抽象方法,以供不同的具体产品类来实现。

public abstract class Product {
    //所有产品类的公共业务方法
    public void methodSame(){
        //公共方法的实现
    }

    //声明抽象业务方法
    public abstract void methodDiff();
}

然后是具体产品的实现,继承抽象产品方法,实现自己内部业务逻辑

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public class ConcreteProductA extends Product {
    //实现业务方法
    @Override
    public void methodDiff() {

    }
}

创建简单工厂模式的核心工厂类,工厂类提供一个静态工厂方法供客户端使用,根据传入参数的不同创建不同的产品对象,典型代码:

public class Factory {
    //静态工厂方法
    public static Product getProduct(String arg){
        Product product = null;
        if (arg.equalsIgnoreCase("A")){
            product = new ConcreteProductA();
            //初始化设置product
        }else if (arg.equalsIgnoreCase("B")){
            product = new ConcreteProductB();
            //初始化设置product
        }
        return product;
    }
}

客户端调用代码如下

public class Client {
    public static void main(String[] args){
        Product product;
        product = Factory.getProduct("A");
        product.methodSame();
        product.methodDiff();
    }
}

工厂方法模式

简单工厂模式很简单,但是存在问题。当系统中需要引入新的产品时,必定要修改工厂类的源代码,违背“开闭原则”。而且在简单工厂模式中,所有的产品都由同一个工厂创建,工厂职责较重,业务逻辑也会变得复杂,concreteProduct和Factory的耦合度较高。

在工厂方法模式中,针对不同的产品提供不同的工厂,系统提供一个与产品等级结构对应的工厂等级结构。

定义

定义一个抽象工厂接口来声明抽象工厂方法,而由其子类来实现具体工厂方法。

使用场景

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。
用new就可以完成创建的对象无需使用工厂模式

UML类图

FactoryMethod

  • Product:抽象产品。定义产品的接扣,产品对象的公共父类。
  • ConcreteProduct:具体产品。
  • Factory:抽象工厂。抽象工厂类中,声明一个工厂方法用于返回一个产品。所有创建对象的工厂类都必须实现该接口。
  • ConcreteFactory:具体工厂。实现抽象工厂中定义的工厂方法,并可由客户端调用,返回一个具体类的实例。

工厂方法模式通用代码

/**
 * 抽象产品类 
 * 抽象工厂可以是一个接口,也可以是一个抽象类
 */
public abstract class Product {
    //产品类的抽象方法
    public abstract void method();
}
/**
 * 具体产品A 
 */
public class ConcreteProductA  extends Product{
    @Override
    public void method() {
        //产品A的处理逻辑
    }
}
/**
 * 具体产品B
 */
public class ConcreteProductB extends Product{
    @Override
    public void method() {
        //产品B的处理逻辑
    }
}

接下来定义抽象工厂

/**
 * 抽象工厂类
 */
public abstract class Factory {
    //抽象工厂方法
    public abstract Product factoryMethod();
}

定义一个产品A的具体工厂

/**
 * 产品A的具体工厂
 */
public class ConcreteFactoryA extends Factory {
    @Override
    public Product factoryMethod() {
        return new ConcreteProductA();
    }
}

客户端测试代码

public class Client {
    public static void main(String[] args){
        Factory factory = new ConcreteFactoryA();
        Product p = factory.factoryMethod();
        p.method();
    }
}

反射
反射的方式可以更简洁的生产具体产品对象,只要在工厂方法的参数列表中传入一个Class类来决定是哪一个产品类。
具体代码如下:

public abstract class Factory {
    /**
     * 抽象工厂方法
     * @param clz 产品对象类类型
     * @param <T> 
     * @return 具体的产品对象
     */
    public abstract <T extends Product> T createProduct(Class<T> clz);
}

具体工厂类:

public class ConcreteFactory extends Factory {

    @Override
    public <T extends Product> T createProduct(Class<T> clz) {
        Product product = null;
        try {
            product = (Product) Class.forName(clz.getName()).newInstance();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return (T) product;
    }
}

客户端调用代码:

public class Client {
    public static void main(String[] args){
        Factory factory = new ConcreteFactory();
        Product product = factory.createProduct(ConcreteProductA.class);
        product.method();
    }
}

简单例子

使用工厂方法模式设计一个程序来读取各种不同类型的图片格式,针对每一种图片格式都设计一个图片读取器,如GIF图片读取器用于读取GIF格式的图片、JPG图片读取器用于读取JPG格式的图片。需充分考虑系统的灵活性和可扩展性。

先写出图片读取器的抽象方法:

public abstract class PicReader {
    /**
     * 图片读取器的抽象方法
     */
    public abstract void reader();
}

然后是两个具体图片读取器:

public class GifReader extends PicReader{
    @Override
    public void reader() {
        System.out.println("This is a gif picture!");
    }
}

public class JpgReader extends PicReader {
    @Override
    public void reader() {
        System.out.println("This is a jpg picture");
    }
}

抽象工厂类:

public abstract class ReaderFactory {
    /**
     * 图片读取器的工厂方法
     * @param clz
     * @param <T>
     * @return
     */
    public abstract <T extends PicReader> T createReader(Class<T> clz);
}

具体的图片读取工厂:

public class PicReaderFactory extends ReaderFactory {
    @Override
    public <T extends PicReader> T createReader(Class<T> clz) {
        PicReader reader = null;
        try {
            reader = (PicReader) Class.forName(clz.getName()).newInstance();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return (T) reader;
    }
}

客户端调用代码:

public class Client {
    public static void main(String[] args){
        //实例化一个读取图片的工厂对象
        ReaderFactory readerFactory = new PicReaderFactory();

        //生产gif读取器并读取
        GifReader gifReader = readerFactory.createReader(GifReader.class);
        gifReader.reader();
        //生产jpg读取器并读取
        JpgReader jpgReader =  readerFactory.createReader(JpgReader.class);
        jpgReader.reader();
    }
}

运行结果:

This is a gif picture!
This is a jpg picture

参考资料:https://gof.quanke.name 、《Android设计模式》

源码

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