设计模式之工厂方法模式

Posted 2022-12-14 独孤九戒

设计模式之工厂方法模式

    工厂方法模式定义：Define an interface for creating an object, but let subclasses decide which class to instantiate. Factory Method lets a class defer instantiation to subclasses.(定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。)

通用类图：

    其中，抽象产品类负责定义产品的共性，实现对事物最抽象的定义；Creator为抽象创建类，也就是抽象工厂，具体如何创建产品类是由具体实现工厂ConcreateCreator完成的。

通用源码

抽象产品类

public abstract class Product 
	//产品类的公用方法
	public void method1()
	
	
	//抽象方法
	public abstract void method2();

具体产品类1

public class ConcreteProduct1 extends Product
	public void method2()
	

具体产品类2

public class ConcreteProduct2 extends Product
	public void method2()
	

抽象工厂类

public abstract class Creator 
	//创建一个产品对象
	public abstract<T extends Product> T createProduct(Class<T> c);

具体工厂类

public class ConcreteCreator extends Creator
	public <T extends Product> T createProduct(Class<T> c)
		Product product=null;
		try
			product=(Product)Class.forName(c.getName()).newInstance();
		catch(Exception e)
			//异常处理
		
		return (T)product;
	

场景类

public class Client 

	public static void main(String[] args) 
		// TODO Auto-generated method stub
		Creator creator=new ConcreteCreator();
		Product product=creator.createProduct(ConcreteProduct1.class);
	

例子：女娲造人

人类总称

public interface Human 
	public void getColor();
	public void talk();

黑人

public class BlackHunman implements Human
	public void getColor()
		System.out.println("黑色");
	
	public void talk()
		System.out.println("黑人说黑话");
	

黄人

public class YellowHuman implements Human
	public void getColor()
		System.out.println("黄色");
	
	public void talk()
		System.out.println("黄人说汉语");
	

白人

public class WhiteHuman implements Human
	public void getColor()
		System.out.println("白色");
	
	public void talk()
		System.out.println("白人说英语");
	

抽象工厂

public abstract class AbstractHumanFactory 
	public abstract <T extends Human> T createHuman(Class<T> c);

具体工厂

public class HumanFactory extends AbstractHumanFactory
	public <T extends Human> T createHuman(Class<T> c)
		Human human=null;
		try
			human=(T)Class.forName(c.getName()).newInstance();
		catch(Exception e)
			System.out.println("人种错误");
		
		return (T)human;
	

女娲类

public class NvWa 

	public static void main(String[] args) 
		// TODO Auto-generated method stub
		AbstractHumanFactory yinyanglu=new HumanFactory();
		System.out.println("第一批人是白人");
		Human whiteHuman=yinyanglu.createHuman(WhiteHuman.class);
		whiteHuman.getColor();
		whiteHuman.talk();
		System.out.println("第二批人是黑人");
		Human blackHuman=yinyanglu.createHuman(BlackHunman.class);
		blackHuman.getColor();
		blackHuman.talk();
		System.out.println("第三批人是黄人");
		Human yellowHuman=yinyanglu.createHuman(YellowHuman.class);
		yellowHuman.getColor();
		yellowHuman.talk();
	

工厂方法模式的优点：

1.良好的封装性，代码结构清晰，如调用者需要创建一个具体的产品对象，只要知道产品的类名即可，不需要知道创建具体过程，降低模块间耦合；

2.工厂方法扩展性非常优秀，在增加产品的情况下，只要适当的修改具体类的工厂类或者扩展一个工厂类即可；

3.屏蔽产品类，产品如何变花，调用者不需要关心，他只需要关心产品的接口，只要接口不变，系统的上层模块就不需要变化，因为产品的实例化工作是由工厂类负责的；

4.工厂方法模式是非常典型的及饿哦欧框架，高层模块只需要知道产品的抽象类，不用关心其它的实现类。

使用场景

1.工厂方法模型是new一个对象的替代品，在需要生成对象的地方都可以使用，但是需要慎重的考虑是否增加一个工厂类进行管理，增加代码的复杂度；

2.需要灵活地、可扩展的框架时，可以考虑采用工厂方法模型；

3.工厂方法模式可以使用在异构项目中；

4.可以使用在测试驱动开发的框架下。

工厂方法模型的扩展

1.缩小为简单工厂模式

简单工厂模式(静态工厂模式)中的工厂类

public class HumanFactory
	public static <T extends Human> T createHuman(Class<T> c)
		Human human=null;
		try
			human=(Human)Class.forName(c.getName()).newInstance();
		catch(Exception e)
			System.out.println("人种错误");
		
		return (T)human;
	

场景类

public class NvWa 

	public static void main(String[] args) 
		// TODO Auto-generated method stub
		//AbstractHumanFactory yinyanglu=new HumanFactory();
		System.out.println("第一批人是白人");
		//Human whiteHuman=yinyanglu.createHuman(WhiteHuman.class);
		Human whiteHuman=HumanFactory.createHuman(WhiteHuman.class);
		whiteHuman.getColor();
		whiteHuman.talk();
		System.out.println("第二批人是黑人");
		//Human blackHuman=yinyanglu.createHuman(BlackHunman.class);
		Human blackHuman=HumanFactory.createHuman(BlackHunman.class);
		blackHuman.getColor();
		blackHuman.talk();
		System.out.println("第三批人是黄人");
		//Human yellowHuman=yinyanglu.createHuman(YellowHuman.class);
		Human yellowHuman=HumanFactory.createHuman(YellowHuman.class);
		yellowHuman.getColor();
		yellowHuman.talk();
	

2.升级为多个工厂类

多工厂模式抽象工厂类

public abstract class AbstractHumanFactory 
	public abstract Human createHuman();

黑人工厂类

public class BlackHumanFactory extends AbstractHumanFactory
	public Human createHuman()
		return new BlackHunman();
	

黄人工厂类

public class YellowHumanFactory 
	public Human createHuman()
		return new YellowHuman();
	

白人工厂类

public class WhiteHumanFactory 
	public Human createHuman()
		return new WhiteHuman();
	

女娲类

public class NvWa 

	public static void main(String[] args) 
		// TODO Auto-generated method stub
		//AbstractHumanFactory yinyanglu=new HumanFactory();
		System.out.println("第一批人是白人");
		//Human whiteHuman=yinyanglu.createHuman(WhiteHuman.class);
		//Human whiteHuman=HumanFactory.createHuman(WhiteHuman.class);
		Human whiteHuman=(new WhiteHumanFactory()).createHuman();
		whiteHuman.getColor();
		whiteHuman.talk();
		System.out.println("第二批人是黑人");
		//Human blackHuman=yinyanglu.createHuman(BlackHunman.class);
		//Human blackHuman=HumanFactory.createHuman(BlackHunman.class);
		Human blackHuman=(new BlackHumanFactory()).createHuman();
		blackHuman.getColor();
		blackHuman.talk();
		System.out.println("第三批人是黄人");
		//Human yellowHuman=yinyanglu.createHuman(YellowHuman.class);
		//Human yellowHuman=HumanFactory.createHuman(YellowHuman.class);
		Human yellowHuman=(new YellowHumanFactory()).createHuman();
		yellowHuman.getColor();
		yellowHuman.talk();
	

    如果要扩展一个产品类，就需要建立一个相应的工厂类，这样就增加了扩展的难度。因为工厂类和产品类的数量相同，维护时需要考虑两个对象之间的关系。

3.替代单例模式

单例类

public class Singleton 
	private Singleton()
	
	public void doSomething()
	

单例工厂

public class SingletonFactory 
	private static Singleton singleton;
	static
		try
			Class c1=Class.forName(Singleton.class.getName());
			//获得无参构造函数
			Constructor constructor=c1.getDeclaredConstructor();
			//设置无参构造函数的访问性
			constructor.setAccessible(true);
			//产生一个实例对象
			singleton=(Singleton)constructor.newInstance();
		catch(Exception e)
			
		
	
	public static Singleton getSingleton()
		return singleton;
	

4.延迟初始化

延迟初始化：一个对象被消费完毕后，并不立刻释放，工厂类保持其初始状态，等待被再次使用。

ProductFactory负责产品类对象的创建工作，并且通过prMap变量产生一个缓存，对需要再次被重用的对象保留。

public class ProductFactor 
	private static final Map<String,Product> prMap=new HashMap();
	public static synchronized Product createProduct(String type)throw Exception
		Product product=null;
		if(prMap.containsKey(type))
			product=prMap.get(type);
		else
			if(type.equals("Product1"))
				product=new ConcreteProduct1();
			else
				product=new ConcreteProduct2();
			
			prMap.put(type,product);
		
		return product;