Java工廠模式 – JAVA編程語言程序開發技術文章

 
一、引子
話說十年前,有一個爆發戶,他傢有三輛汽車(Benz(奔馳)、Bmw(寶馬)、Audi(奧迪)看來這人比較愛國,沒有日本車),還雇瞭司機為他開車。不過,爆發戶坐車時總是這樣:上Benz車後跟司機說"開奔馳車!",坐上Bmw後他說"開寶馬車!",坐上Audi後他說"開奧迪車!"。你一定說:這人有病!直接說開車不就行瞭?! 而當把這個爆發戶的行為放到我們程序語言中來,我們發現C語言一直是通過這種方式來坐車的!幸運的是,這種有病的現象在OO語言中可以避免瞭。下面以Java語言為基礎來引入我們本文的主題:工廠模式!!
二、簡介
工廠模式主要是為創建對象提供瞭接口。工廠模式按照《Java與模式》中的提法分為三類:
1. 簡單工廠模式(Simple Factory)
2. 工廠方法模式(Factory Method)
3. 抽象工廠模式(Abstract Factory)
這三種模式從上到下逐步抽象,並且更具一般性。還有一種分類法,就是將簡單工廠模式看為工廠方法模式的一種特例,兩個歸為一類。下面是使用工廠模式的兩種情況:
1.在編碼時不能預見需要創建哪種類的實例。
2.系統不應依賴於產品類實例如何被創建、組合和表達的細節

 
三、簡單工廠模式
顧名思義,這個模式本身很簡單,而且使用在業務較簡單的情況下。
它由三種角色組成(關系見下面的類圖):
1、工廠類角色:這是本模式的核心,含有一定的商業邏輯和判斷邏輯。在java中它往往由一個具體類實現。
2、抽象產品角色:它一般是具體產品繼承的父類或者實現的接口。在java中由接口或者抽象類來實現。
3、具體產品角色:工廠類所創建的對象就是此角色的實例。在java中由一個具體類實現。

那麼簡單工廠模式怎麼用呢?我來舉個例子吧,我想這個比講一大段理論上的文字描述要容易理解的多!下面就來給那個暴發戶治病: P
在使用瞭簡單工廠模式後,現在暴發戶隻需要坐在車裡對司機說句:"開車"就可以瞭。來看看怎麼實現的:
//抽象產品角色
public interface Car{
public void drive();
}
//具體產品角色
public class Benz implements Car{
public void drive() {
System.out.println("Driving Benz ");
}
}
public class Bmw implements Car{
public void drive() {
System.out.println("Driving Bmw ");
}
}
。。。(奧迪我就不寫瞭:P)
//工廠類角色
public class Driver{
//工廠方法
//註意 返回類型為抽象產品角色
public static Car driverCar(String s)throws Exception {
//判斷邏輯,返回具體的產品角色給Client
if(s.equalsIgnoreCase("Benz")) return new Benz();
else if(s.equalsIgnoreCase("Bmw"))
return new Bmw();
……
else throw new Exception();
。。。
//歡迎暴發戶出場……
public class Magnate{
public static void main(String[] args){
try{
//告訴司機我今天坐奔馳
Car car = Driver.driverCar("benz");
//下命令:開車
car.drive();
。。。
如果將所有的類放在一個文件中,請不要忘記隻能有一個類被聲明為public。 程序中類之間的關系如下:

這便是簡單工廠模式瞭。下面是其好處:
首先,使用瞭簡單工廠模式後,我們的程序不在"有病",更加符合現實中的情況;而且客戶端免除瞭直接創建產品對象的責任,而僅僅負責"消費"產品(正如暴發戶所為)。
下面我們從開閉原則上來分析下簡單工廠模式。當暴發戶增加瞭一輛車的時候,隻要符合抽象產品制定的合同,那麼隻要通知工廠類知道就可以被客戶使用瞭。那麼對於產品部分來說,它是符合開閉原則的–對擴展開放、對修改關閉;但是工廠部分好像不太理想,因為每增加一輛車,都要在工廠類中增加相應的商業邏輯和判斷邏輯,這顯自然是違背開閉原則的。
對於這樣的工廠類(在我們的例子中是為司機師傅),我們稱它為全能類或者上帝類。
我們舉的例子是最簡單的情況,而在實際應用中,很可能產品是一個多層次的樹狀結構。由於簡單工廠模式中隻有一個工廠類來對應這些產品,所以這可能會把我們的上帝類壞瞭,進而累壞瞭我們可愛的程序員:(
正如我前面提到的簡單工廠模式適用於業務將簡單的情況下。而對於復雜的業務環境可能不太適應阿。這就應該由工廠方法模式來出場瞭!!
四、工廠方法模式
先來看下它的組成吧:
1、抽象工廠角色:這是工廠方法模式的核心,它與應用程序無關。是具體工廠角色必須實現的接口或者必須繼承的父類。在java中它由抽象類或者接口來實現。
2、具體工廠角色:它含有和具體業務邏輯有關的代碼。由應用程序調用以創建對應的具體產品的對象。在java中它由具體的類來實現。
3、抽象產品角色:它是具體產品繼承的父類或者是實現的接口。在java中一般有抽象類或者接口來實現。
4、具體產品角色:具體工廠角色所創建的對象就是此角色的實例。在java中由具體的類來實現。
來用類圖來清晰的表示下的它們之間的關系:

我們還是老規矩使用一個完整的例子來看看工廠模式各個角色之間是如何來協調的。話說暴發戶生意越做越大,自己的愛車也越來越多。這可苦瞭那位司機師傅瞭,什麼車它都要記得,維護,都要經過他來使用!於是暴發戶同情他說:看你跟我這麼多年的份上,以後你不用這麼辛苦瞭,我給你分配幾個人手,你隻管管好他們就行瞭!於是,工廠方法模式的管理出現瞭。代碼如下:
//抽象產品角色,具體產品角色與簡單工廠模式類似,隻是變得復雜瞭些,這裡略。
//抽象工廠角色
public interface Driver{
public Car driverCar();
}
public class BenzDriver implements Driver{
public Car driverCar(){
return new Benz();
}
}
public class BmwDriver implements Driver{
public Car driverCar() {
return new Bmw();
}
}
……//應該和具體產品形成對應關系,這裡略…
//有請暴發戶先生
public class Magnate
{
public static void main(String[] args)
{
try{
Driver driver = new BenzDriver();
Car car = driver.driverCar();
car.drive();
}catch(Exception e)
{ }
}
}
工廠方法使用一個抽象工廠角色作為核心來代替在簡單工廠模式中使用具體類作為核心。讓我們來看看工廠方法模式給我們帶來瞭什麼?使用開閉原則來分析下工廠方法模式。當有新的產品(即暴發戶的汽車)產生時,隻要按照抽象產品角色、抽象工廠角色提供的合同來生成,那麼就可以被客戶使用,而不必去修改任何已有的代碼。看來,工廠方法模式是完全符合開閉原則的!
使用工廠方法模式足以應付我們可能遇到的大部分業務需求。但是當產品種類非常多時,就會出現大量的與之對應的工廠類,這不應該是我們所希望的。所以我建議在這種情況下使用簡單工廠模式與工廠方法模式相結合的方式來減少工廠類:即對於產品樹上類似的種類(一般是樹的葉子中互為兄弟的)使用簡單工廠模式來實現。
當然特殊的情況,就要特殊對待瞭:對於系統中存在不同的產品樹,而且產品樹上存在產品族,那麼這種情況下就可能可以使用抽象工廠模式瞭。
五、小結
讓我們來看看簡單工廠模式、工廠方法模式給我們的啟迪:
如果不使用工廠模式來實現我們的例子,也許代碼會減少很多–隻需要實現已有的車,不使用多態。但是在可維護性上,可擴展性上是非常差的(你可以想象一下,添加一輛車後要牽動的類)。因此為瞭提高擴展性和維護性,多寫些代碼是值得的。
六、抽象工廠模式
先來認識下什麼是產品族:位於不同產品等級結構中,功能相關聯的產品組成的傢族。如果光看這句話就能清楚的理解這個概念,我不得不佩服你啊。還是讓我們用一個例子來形象地說明一下吧。
圖中的BmwCar和BenzCar就是兩個產品樹(產品層次結構);而如圖所示的BenzSportsCar和BmwSportsCar就是一個產品族。他們都可以放到跑車傢族中,因此功能有所關聯。同理BmwBussinessCar和BenzSportsCar也是一個產品族。
回到抽象產品模式的話題上,可以這麼說,它和工廠方法模式的區別就在於需要創建對象的復雜程度上。而且抽象工廠模式是三個裡面最為抽象、最具一般性的。抽象工廠模式的用意為:給客戶端提供一個接口,可以創建多個產品族中的產品對象。而且使用抽象工廠模式還要滿足一下條件:
1.系統中有多個產品族,而系統一次隻可能消費其中一族產品
2.同屬於同一個產品族的產品以其使用。
來看看抽象工廠模式的各個角色(和工廠方法的如出一轍):
抽象工廠角色:這是工廠方法模式的核心,它與應用程序無關。是具體工廠角色必須實現的接口或者必須繼承的父類。在java中它由抽象類或者接口來實現。
具體工廠角色:它含有和具體業務邏輯有關的代碼。由應用程序調用以創建對應的具體產品的對象。在java中它由具體的類來實現。
抽象產品角色:它是具體產品繼承的父類或者是實現的接口。在java中一般有抽象類或者接口來實現。
具體產品角色:具體工廠角色所創建的對象就是此角色的實例。在java中由具體的類來實現。


 
看過瞭前兩個模式,對這個模式各個角色之間的協調情況應該心裡有個數瞭,我就不舉具體的例子瞭。隻是一定要註意滿足使用抽象工廠模式的條件哦,不然即使存在瞭多個產品樹,也存在產品族,但是不能使用的。

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