我以订披萨为例，给朋友详细讲了Java设计模式的3种工厂模式

Posted 2022-02-08 华为云开发者社区

摘要：工厂模式是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。

本文分享自华为云社区《【Java设计模式】用 披萨订购案例 详细讲解三种工厂模式》，作者： 我是一棵卷心菜。

一、使用传统方法

类图

步骤概括

步骤一：创建一个Pizza抽象类

 public abstract class Pizza 
    public String name;
    public abstract void prepare();
    public void bake() 
        System.out.println(name + " baking");
    
    public void cut() 
        System.out.println(name + " cutting");
    
    public void box() 
        System.out.println(name + " boxing");
    
    public void setName(String name) 
        this.name = name;
    

分析： 这个类用来代表制作披萨的整个流程：准备阶段prepare()、烘烤阶段bake()、切割阶段cut()和打包阶段box() ，假设各个披萨的准备阶段需要的材料不一样，所以把准备阶段定义为一个抽象方法 ，其它三个阶段都一样。

步骤二：创建两个披萨类

public class CheesePizza extends Pizza
    @Override
    public void prepare() 
        System.out.println("奶酪披萨正在准备中");
    

分析： 这个类代表奶酪披萨，简单重写一下准备阶段

 public class BeefPizza extends Pizza
    @Override
    public void prepare() 
        System.out.println("牛肉披萨正在准备中");
    

分析： 这个类代表牛肉披萨，也简单重写一下准备阶段

步骤三：制定订购披萨类

 public class OrderPizza 
    public OrderPizza() 
        Pizza pizza = null;
        do 
            String pizzaType = getType();
            if ("cheese".equalsIgnoreCase(pizzaType)) 
                 pizza = new CheesePizza();
                 pizza.setName("cheese");
             else if ("beef".equalsIgnoreCase(pizzaType)) 
                pizza = new BeefPizza();
                pizza.setName("beef");
             else 
                break;
            
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();
         while (true);
    
    // 写一个方法，可以获取希望订购的披萨种类
    private String getType() 
        try 
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza 种类:");
            String str = strin.readLine();
            return str;
         catch (IOException e) 
            e.printStackTrace();
            return "";
        
    

分析： 慢慢看代码，可以明白，订购披萨的逻辑代码写在了该类的构造器中，getType()方法是用来获取希望订购的披萨种类。但是，如果我们需要添加新的披萨，就需要从这个类中继续添加相应的逻辑语句，从而修改了订购披萨的这个类，就违反了OCP原则

步骤四：创建运行类

 public class PizzaStore 
    public static void main(String[] args) 
       new OrderPizza();
    

运行结果：

优缺点分析

• 优点：比较好理解，简单易操作
• 缺点：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

二、使用简单工厂

类图

基本介绍

• 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
• 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)
• 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

步骤概括

步骤一：创建简单工厂

public class SimpleFactory 
    public static Pizza createPizza2(String orderType) 
        Pizza pizza = null;
        if ("beef".equalsIgnoreCase(orderType)) 
            pizza = new BeefPizza();
            pizza.setName(" beef ");
         else if ("cheese".equalsIgnoreCase(orderType)) 
            pizza = new CheesePizza();
            pizza.setName("cheese");
        
        return pizza;
    

分析： 简单工厂又叫做静态工厂，我们写一个静态方法，可以方便后面代码的调用，这里用到的类，跟用传统方法用到的类一样，没有改变

步骤二：制定订购披萨类

public class OrderPizza2 
    public OrderPizza2() 
        do 
            String orderType = getType();
            Pizza 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);
    
    private String getType() 
        try 
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza 种类:");
            String str = strin.readLine();
            return str;
         catch (IOException e) 
            e.printStackTrace();
            return "";
        
    

分析： 该类的构造器中用到了简单工厂类SimpleFactory，这样，我们就不需要在订购披萨这一行为中去写增加新的披萨的代码了，而是从工厂中写添加新的披萨的代码，就不用再改动这个类。

运行结果：

优点分析

• 使用简单工厂模式来创建对象，更加的方便灵活，不需要修改订购披萨的逻辑

三、使用工厂方法

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

类图

基本介绍

• 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。
• 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。

步骤概括

步骤一：创建四个披萨类

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");
    

分析： Pizza类跟上面的代码一样，我就没有再次写了。此类是用来创建北京的奶酪口味的披萨

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");
    

分析： 此类是用来创建北京的辣椒口味的披萨

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");
    

分析： 此类是用来创建伦敦的奶酪口味的披萨

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");
    

分析： 此类是用来创建伦敦的辣椒口味的披萨

步骤二：创建订购披萨抽象类

public abstract class OrderPizza 
    abstract Pizza createPizza(String orderType);
    public OrderPizza() 
        do 
            String orderType = getType();
            Pizza pizza = createPizza(orderType); //抽象方法，由工厂子类完成
            if (pizza == null)
                System.out.println("订购披萨失败");
                break;
            
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();
         while (true);
    
    private String getType() 
        try 
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza 种类:");
            String str = strin.readLine();
            return str;
         catch (IOException e) 
            e.printStackTrace();
            return "";
        
    

分析： 此类中定义一个抽象方法createPizza(), 让各个工厂子类自己实现，构造器中写订购披萨的代码逻辑；getType()方法跟原来的没有区别。

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;
    

分析： 此类用来继承OrderPizza类，成为北京地区的订购披萨分销商

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;
    

分析： 此类也用来继承OrderPizza类，成为伦敦地区的订购披萨分销商

步骤三：创建运行类

public class PizzaStore 
    public static void main(String[] args) 
        String loc = "beijing";
        if (loc.equals("beijing")) 
            new BJOrderPizza();
         else 
            new LDOrderPizza();
        
    

分析： 假设就是买北京地区的披萨

运行结果：

四、使用抽象工厂

类图

基本介绍

• 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
• 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
• 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)
• 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。

步骤概括

步骤一：创建总工厂接口

public interface AbsFactory 
    public Pizza createPizza(String orderType);

分析： 此类是用来让下面的工厂子类来具体实现

步骤二：创建分工厂

public class BJFactory implements AbsFactory 
    @Override
    public Pizza createPizza(String orderType) 
        Pizza pizza = null;
        if(orderType.equals("cheese")) 
            pizza = new BJCheesePizza();
         else if (orderType.equals("pepper"))
            pizza = new BJPepperPizza();
        
        return pizza;
    

分析： 这是工厂子类，用来制作北京的披萨

public class LDFactory implements AbsFactory 
    @Override
    public Pizza createPizza(String orderType) 
        Pizza pizza = null;
        if (orderType.equals("cheese")) 
            pizza = new LDCheesePizza();
         else if (orderType.equals("pepper")) 
            pizza = new LDPepperPizza();
        
        return pizza;
    

分析： 这是工厂子类，用来制作伦敦的披萨

步骤三：创建订购类

public class OrderPizza 
    private AbsFactory factory;
    public OrderPizza(AbsFactory factory) 
        setFactory(factory);
    
    private void setFactory(AbsFactory factory) 
        do 
            this.factory = factory;
            String orderType = getType();
            // factory 可能是北京的工厂子类，也可能是伦敦的工厂子类
            Pizza pizza = factory.createPizza(orderType);
            if (pizza == null)  
                System.out.println("订购失败");
                break;
            
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();
         while (true);
       
    private String getType() 
        try 
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza 种类:");
            String str = strin.readLine();
            return str;
         catch (IOException e) 
            e.printStackTrace();
            return "";
        
    

分析： Pizza pizza = factory.createPizza(orderType);这一语句主要运用的是java基础里面的多态，具体的实现功能交给实现其接口的子类

步骤四：创建运行类

public class PizzaStore 
    public static void main(String[] args) 
        new OrderPizza(new LDFactory());
    

分析： 假设买的是伦敦地区的披萨

运行结果：

总结

1、工厂模式的意义：

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
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。

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