Java设计模式(三)工厂方法模式

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wshunli 9月 07, 2018
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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)

本文及主要介绍工厂方法模式。

工厂方法模式

工厂方法模式 (Factory Method Pattern) 又称为工厂模式,也叫虚拟构造器 (Virtual Constructor) 模式或者多态工厂( Polymorphic Factory) 模式,它属于类创建型模式。

在工厂方法模式中,工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口,而工厂子类则负责生成具体的产品对象,这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成,即通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品类。

工厂方法模式

工厂方法模式包含如下角色:

(1) Product:抽象产品,工厂方法模式所创建的对象的超类,也就是所有产品类的共同父类或共同拥有的接口。在实际的系统中,这个角色也常常使用抽象类实现。

(2) ConcreteProduct:具体产品,这个角色实现了抽象产品(Product)所声明的接口,工厂方法模式所创建的每一个对象都是某个具体产品的实例。

(3) Factory:抽象工厂,担任这个角色的是工厂方法模式的核心,任何在模式中创建对象的工厂类必须实现这个接口。在实际的系统中,这个角色也常常使用抽象类实现。

(4) ConcreteFactory:具体工厂,担任这个角色的是实现了抽象工厂接口的具体 Java 类。具体工厂角色含有与业务密切相关的逻辑,并且受到使用者的调用以创建具体产品对象。

1、创建抽象产品接口

public interface Shape {
    void draw();
}

2、实现具体产品角色

public class Point implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Point.draw()");
    }
}
public class Line implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Line.draw()");
    }
}
public class Plane implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Plane.draw()");
    }
}

以上内容和简单工厂模式相同。

3、创建抽象工厂接口

public interface ICreator {
    Shape getShape();
}

4、实现具体工厂类,生成实例对象

public class PointCreator implements ICreator {
    @Override
    public Shape getShape() {
        return new Point();
    }
}
public class LineCreator implements ICreator {
    @Override
    public Shape getShape() {
        return new Line();
    }
}
public class PlaneCreator implements ICreator {
    @Override
    public Shape getShape() {
        return new Plane();
    }
}

5、调用不同工厂的方法生成实例对象

public class FactoryMethodMain {
    public static void main(String[] args) {

        ICreator creator = new PointCreator();
        Shape shape = creator.getShape();
        shape.draw();

        creator = new LineCreator();
        shape = creator.getShape();
        shape.draw();

        creator = new PlaneCreator();
        shape = creator.getShape();
        shape.draw();
    }
}

工厂方法模式的优缺点:

优点:
1、在工厂方法模式中,工厂方法用来创建客户所需要的产品,同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节,用户只需要关心所需产品对应的工厂,无须关心创建细节,甚至无须知道具体产品类的类名。
2、基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够使工厂可以自主确定创建何种产品对象,而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。
3、使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时,只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了。

缺点:
1、在添加新产品时,需要编写新的具体产品类,系统中类的个数将成对增加,在一定程度上增加了系统的复杂度。
2、由于考虑到系统的可扩展性,需要引入抽象层,在客户端代码中均使用抽象层进行定义,增加了系统的抽象性和理解难度,且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术,增加了系统的实现难度。

适用场景

1、一个类不知道它所需要的对象的类:在工厂方法模式中,客户端不需要知道具体产品类的类名,只需要知道所对应的工厂即可,具体的产品对象由具体工厂类创建;客户端需要知道创建具体产品的工厂类。
2、一个类通过其子类来指定创建哪个对象:在工厂方法模式中,对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口,而由其子类来确定具体要创建的对象,利用面向对象的多态性和里氏代换原则,在程序运行时,子类对象将覆盖父类对象,从而使得系统更容易扩展。
3、将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个,客户端在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类创建产品子类,需要时再动态指定,可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。

本文实现源码https://github.com/wshunli/design-patterns/tree/master/src/ch03

参考资料
1、java中的工厂模式 - 简书
https://www.jianshu.com/p/bf8341c75304

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