设计模式-工厂模式

先看一个具体的需求

看一个披萨的项目:要便于披萨种类的扩展，要便于维护

1. 披萨的种类很多(比如GreekPizz、 CheesePizz等)
2. 披萨的制作有prepare, bake, cut, box
3. 完成披萨店订购功能。

传统方式

思路分析(类图)

代码演示

Pizza.class：

// 将Pizza 类做成抽象的
public abstract class Pizza {
    
    protected String name;
    // 准备原材料，不同的披萨不一样，因此，我们做成抽象方法
    public abstract void prepare();
    
    public void bake() {
        System.out.println(name + " baking;");
    }
    public void box() {
        System.out.println(name + " boxing;");
    }
    public void cut() {
        System.out.println(name + " cutting;");
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    
}

CheesePizza.class：

public class CheesePizza extends Pizza{
    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("给制作奶酪披萨 准备原材料");
    }
}

GreekPizza.class：

public class GreekPizza extends Pizza{

    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("给制作希腊披萨 准备原材料");
    }
    
}

PepperPizza.class：

public class GreekPizza extends Pizza{

    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("给制作希腊披萨 准备原材料");
    }
    
}

OrderPizza.class：

public class OrderPizza {
    
    public OrderPizza(){
        Pizza pizza = null;
        String orderType;// 订购披萨的类型
        do {
            orderType = getType();
            if (orderType.equals("greek")) {
                pizza = new GreekPizza();
                pizza.setName("希腊披萨");
            } else if (orderType.equals("cheese")) {
                pizza = new CheesePizza();
                pizza.setName("奶酪披萨");
            } else if (orderType.equals("pepper")){
                pizza = new PepperPizza();
                pizza.setName("胡椒披萨");
            }else {
                break;
            }
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();
        }while (true);
    }
    
    // 写一个方法，可以动态的获取客户希望订购的披萨种类
    private String getType(){
        try {
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza type:");
            String str = br.readLine();
            return str;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
    
}

传统的方式的优缺点

1. 优点是比较好理解，简单易操作。
2. 缺点是违反了设计模式的ocp原则，即对扩展开放，对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码.
3. 比如我们这时要新增加一个 Pizza的种类(Pepper披萨)，只要订购Pizza的类的代码都需要修改
4. 改进的思路分析

分析:修改代码可以接受,但是如果我们在其它的地方也有创建Pizza的代码，就意味着，也需要修改，而创建Pizza的代码，往往有多处。

思路:把创建Pizza对象封装到一个类中,这样我们有新的Pizza种类时,只需要修改该类就可,其它有创建到Pizza对象的代码就不需要修改了 ->简单工厂模式

基于简单工厂模式的改进

基本介绍

1. 简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式
2. 简单工厂模式:定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为(代码)
3. 在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会使用到工厂模式.

代码改进

SimpleFactory.class：

// 简单工厂类
public class SimpleFactory {
    
    // 根据orderType 返回对应的Pizza 对象
    public Pizza createPizza(String orderType){
        Pizza pizza = null;
        System.out.println("使用简单工厂模式");
        if (orderType.equals("greek")) {
            pizza = new GreekPizza();
            pizza.setName("希腊披萨");
        } else if (orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new CheesePizza();
            pizza.setName("奶酪披萨");
        } else if (orderType.equals("pepper")){
            pizza = new PepperPizza();
            pizza.setName("胡椒披萨");
        }
        return pizza;
    }


    public static Pizza createPizza2(String orderType){
        Pizza pizza = null;
        System.out.println("使用静态简单工厂模式2");
        if (orderType.equals("greek")) {
            pizza = new GreekPizza();
            pizza.setName("希腊披萨");
        } else if (orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new CheesePizza();
            pizza.setName("奶酪披萨");
        } else if (orderType.equals("pepper")){
            pizza = new PepperPizza();
            pizza.setName("胡椒披萨");
        }
        return pizza;
    }
}

OrderPizza.class：

public class OrderPizza {
    
    /*public OrderPizza(){
        Pizza pizza = null;
        String orderType;// 订购披萨的类型
        do {
            orderType = getType();
            if (orderType.equals("greek")) {
                pizza = new GreekPizza();
                pizza.setName("希腊披萨");
            } else if (orderType.equals("cheese")) {
                pizza = new CheesePizza();
                pizza.setName("奶酪披萨");
            } else if (orderType.equals("pepper")){
                pizza = new PepperPizza();
                pizza.setName("胡椒披萨");
            }else {
                break;
            }
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();
        }while (true);
    }*/
    
    // 定义一个简单工厂对象
    SimpleFactory simpleFactory;
    Pizza pizza = null;
    
    public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory){
        setFactory(simpleFactory);
    }
    public void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {
        String orderType = ""; // 用户输入
        
        this.simpleFactory = simpleFactory;
        
        do {
            orderType = getType();
            pizza = simpleFactory.createPizza(orderType);
            if (pizza != null){
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            }else{
                System.out.println("订购披萨失败");
                break;
            }
        }while (true);
    } 
    
    // 写一个方法，可以动态的获取客户希望订购的披萨种类
    private String getType(){
        try {
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza type:");
            String str = br.readLine();
            return str;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
    
}

使用静态工厂方式

OrderPizza2.class

public class OrderPizza2 {

    Pizza pizza = null;

    public OrderPizza2(){
        String orderType = ""; // 用户输入


        do {
            orderType = getType();
            pizza = SimpleFactory.createPizza2(orderType);
            if (pizza != null){
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            }else{
                System.out.println("订购披萨失败");
                break;
            }
        }while (true);
    }

    // 写一个方法，可以动态的获取客户希望订购的披萨种类
    private String getType(){
        try {
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza type:");
            String str = br.readLine();
            return str;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
    
}

测试类PizzaStore.class：

public class PizzaStore {

    public static void main(String[] args) {
        //new OrderPizza();
        // 使用简单工厂模式
       /* new OrderPizza(new SimpleFactory());
        System.out.println("~~~~退出程序~~~~");*/
        
        new OrderPizza2();
        System.out.println("~~退出程序~~");
    }
    
}

看一个新的需求

披萨项目新的需求:客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如北京的奶酪pizza、北京的胡椒pizza或者是伦敦的奶酪pizza、伦敦的胡椒pizza。

思路1

使用简单工厂模式，创建不同的简单工厂类，比如BJPizzaSimpleFactory、LDPizzaSimpleFactory 等等。从当前这个案例来说，也是可以的，但是考虑到项目的规模，以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好

思路2

使用工厂方法模式

工厂方法模式

基本介绍

1. 工厂方法模式设计方案:将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法，在不同的口味点餐子类中具体实现。
2. 工厂方法模式:定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。

思路分析(类图)

代码实现

Pizza.class:

// 将Pizza 类做成抽象的
public abstract class Pizza {
    
    protected String name;
    // 准备原材料，不同的披萨不一样，因此，我们做成抽象方法
    public abstract void prepare();
    
    public void bake() {
        System.out.println(name + " baking;");
    }
    public void box() {
        System.out.println(name + " boxing;");
    }
    public void cut() {
        System.out.println(name + " cutting;");
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    
}

BjCheesePizza.class：

public class BjCheesePizza extends Pizza{
    @Override
    public void prepare() {
        setName("北京的奶酪pizza");
        System.out.println("北京的奶酪pizza 准备原材料");
    }
}

BjPepperPizza.class：

public class BjPepperPizza extends Pizza{
    @Override
    public void prepare() {
        setName("北京的胡椒pizza");
        System.out.println("北京的胡椒pizza 准备原材料");
    }
}

LDCheesePizza.class：

public class LDCheesePizza extends Pizza{
    @Override
    public void prepare() {
        setName("伦敦的奶酪pizza");
        System.out.println("伦敦的奶酪pizza 准备原材料");
    }
}

LDPepperPizza.class：

public class LDPepperPizza extends Pizza{
    @Override
    public void prepare() {
        setName("伦敦的胡椒pizza");
        System.out.println("伦敦的胡椒pizza 准备原材料");
    }
}

OrderPizza.class(抽象工厂方法)：

public abstract class OrderPizza {

    abstract Pizza createPizza(String orderType);
    
    public OrderPizza(){
        Pizza pizza = null;
        String orderType;
        do {
            orderType = getType();
            // 抽象方法，由工厂子类完成
            pizza = createPizza(orderType);
            // 输出pizza
            if (pizza != null){
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            } else {
                break;
            }
        } while (true);
    }
    
    // 写一个方法，可以动态的获取客户希望订购的披萨种类
    private String getType(){
        try {
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza type:");
            String str = br.readLine();
            return str;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
    
}

BjOrderPizza.class：

public class BjOrderPizza extends OrderPizza{
    @Override
    Pizza createPizza(String orderType) {
        Pizza pizza = null;
        if (orderType.equals("cheese")){
            pizza = new BjCheesePizza();
        }else if (orderType.equals("pepper")){
            pizza = new BjPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }
}

LDOrderPizza.class：

public class LDOrderPizza extends OrderPizza{
    @Override
    Pizza createPizza(String orderType) {
        Pizza pizza = null;
        if (orderType.equals("cheese")){
            pizza = new LDCheesePizza();
        }else if (orderType.equals("pepper")){
            pizza = new LDPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }
}

测试类PizzaStore.class：

public class PizzaStore {

    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        String loc = sc.nextLine();
        if ("bj".equals(loc)) {
            new BjOrderPizza();
        } else if ("ld".equals(loc)){
            new LDOrderPizza();
        } else {
            System.out.println("抱歉，没有该地区的pizza");
        }
        System.out.println("~~程序结束~~");
    }
    
}

抽象工厂模式

基本介绍

1. 抽象工厂模式:定义了一个interface用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类
2. 抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
3. 从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进(或者称为进一步的抽象)。
4. 将工厂抽象成两层，AbsFactory(抽象工厂和具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类，这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇，更利于代码的维护和扩展。
5. 类图

代码实现

Pizza.class:

// 将Pizza 类做成抽象的
public abstract class Pizza {
    
    protected String name;
    // 准备原材料，不同的披萨不一样，因此，我们做成抽象方法
    public abstract void prepare();
    
    public void bake() {
        System.out.println(name + " baking;");
    }
    public void box() {
        System.out.println(name + " boxing;");
    }
    public void cut() {
        System.out.println(name + " cutting;");
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    
}

BjCheesePizza.class：

public class BjCheesePizza extends Pizza{
    @Override
    public void prepare() {
        setName("北京的奶酪pizza");
        System.out.println("北京的奶酪pizza 准备原材料");
    }
}

BjPepperPizza.class：

public class BjPepperPizza extends Pizza{
    @Override
    public void prepare() {
        setName("北京的胡椒pizza");
        System.out.println("北京的胡椒pizza 准备原材料");
    }
}

LDCheesePizza.class：

public class LDCheesePizza extends Pizza{
    @Override
    public void prepare() {
        setName("伦敦的奶酪pizza");
        System.out.println("伦敦的奶酪pizza 准备原材料");
    }
}

LDPepperPizza.class：

public class LDPepperPizza extends Pizza{
    @Override
    public void prepare() {
        setName("伦敦的胡椒pizza");
        System.out.println("伦敦的胡椒pizza 准备原材料");
    }
}

AbsFactory.class：

// 一个抽象工厂模式的抽象层(接口)
public interface AbsFactory {
    
    Pizza createPizza(String orderType);
    
}

BjFactory.class：

public class BjFactory implements AbsFactory{


    @Override
    public Pizza createPizza(String orderType) {
        System.out.println("使用抽象工厂模式");
        Pizza pizza = null;
        if ("cheese".equals(orderType)){
            pizza = new BjPepperPizza();
        }else if ("pepper".equals(orderType)){
            pizza = new BjPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }
}

LDFactory.class:

// 抽象工厂实现类
public class LDFactory implements AbsFactory{


    @Override
    public Pizza createPizza(String orderType) {
        System.out.println("使用抽象工厂模式");
        Pizza pizza = null;
        if ("cheese".equals(orderType)){
            pizza = new LDCheesePizza();
        }else if ("pepper".equals(orderType)){
            pizza = new LDPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }
}

OrderPizza.class:

ublic class OrderPizza {
    
    private AbsFactory factory;
    
    public OrderPizza(AbsFactory factory){
        setFactory(factory);
    }
    
    private void setFactory(AbsFactory factory){
        // factory可能是BJFactory LDFactory 具体看传入什么
        this.factory = factory;
        Pizza pizza = null;
        String orderType = "";
        
        do {
            orderType = getType();
            pizza = factory.createPizza(orderType);
            if (pizza != null){
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            }else {
                System.out.println("订购失败");
                break;
            }
        } while (true);
    }


    // 写一个方法，可以动态的获取客户希望订购的披萨种类
    private String getType(){
        try {
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza type:");
            String str = br.readLine();
            return str;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
    
}

测试类PizzaStore.class:

public class PizzaStore {

    public static void main(String[] args) {
        new OrderPizza(new BjFactory());
        System.out.println("程序退出");
    }
    
}

简单工厂模式在JDK-Calendar的应用

// 运行此方法
Calendar instance = Calendar.getInstance();

在createCalendat()方法中就使用了简单工厂模式:

private static Calendar createCalendar(TimeZone zone,
                                           Locale aLocale)
    {
        CalendarProvider provider =
            LocaleProviderAdapter.getAdapter(CalendarProvider.class, aLocale)
                                 .getCalendarProvider();
        if (provider != null) {
            try {
                return provider.getInstance(zone, aLocale);
            } catch (IllegalArgumentException iae) {
                // fall back to the default instantiation
            }
        }

        Calendar cal = null;

        if (aLocale.hasExtensions()) {
            String caltype = aLocale.getUnicodeLocaleType("ca");
            if (caltype != null) {
                switch (caltype) {
                case "buddhist":
                cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
                    break;
                case "japanese":
                    cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
                    break;
                case "gregory":
                    cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
                    break;
                }
            }
        }
        if (cal == null) {
            // If no known calendar type is explicitly specified,
            // perform the traditional way to create a Calendar:
            // create a BuddhistCalendar for th_TH locale,
            // a JapaneseImperialCalendar for ja_JP_JP locale, or
            // a GregorianCalendar for any other locales.
            // NOTE: The language, country and variant strings are interned.
            if (aLocale.getLanguage() == "th" && aLocale.getCountry() == "TH") {
                cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
            } else if (aLocale.getVariant() == "JP" && aLocale.getLanguage() == "ja"
                       && aLocale.getCountry() == "JP") {
                cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
            } else {
                cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
            }
        }
        return cal;
    }

运用了工厂模式的代码如下：

// 看是否有传入的时区参数
if (aLocale.hasExtensions()) {
            String caltype = aLocale.getUnicodeLocaleType("ca");
            if (caltype != null) {
                switch (caltype) {
                case "buddhist":
                cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
                    break;
                case "japanese":
                    cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
                    break;
                case "gregory":
                    cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
                    break;
                }
            }
        }

总结

工厂模式的意义

1. 将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性。
2. 三种工厂模式(简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式)
3. 设计模式的依赖抽象原则

• 创建对象实例时，不要直接new类,而是把这个new类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的引用。
• 不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现interface(接口)
• 不要覆盖基类中已经实现的方法。