设计模式——工厂模式

Posted 2020-06-26

常说的工厂模式一般认为有三种：简单工厂、工厂方法模式、抽象工厂模式。其中简单工厂严格上来说不是一种设计模式，而被认为是一种好的编码习惯/风格。

 

简单工厂

简单工厂的本质就是封装变化的代码，使客户代码将要面临的改变变少。而且被封装的代码也有了更好的复用性，比如服务多个客户端或者被继承/包装等工具来扩展。

下面以肾5和肾6为对象来说明

//define product(iphone) interface
public interface IPhone{
    public void model();    
}

//iphone5
public class Phone5 implements IPhone{
    public void model(){
        System.out.printf("it is ipone5");
    }
}

//iphone6
public class Phone6 implements IPhone{
    public void model(){
        System.out.printf("it is ipone6");
    }
}


//Client: An apple store
public class AppleStore{
    public IPhone sellPhone(String model){
        if(model.equals("5")){
            return new Phone5();
        } else if(model.equals("6")){
            return new Phone6();
        } 
    }
}

//change it with SimpleFactory
//Client: An apple store
public class AppleStore{
    private PhoneFactory factory;
    public IPhone sellPhone(String model){
        return factory.createPhone(model);
    }
}

public class PhoneFactory{
    public IPhone createPhone(String model){
        if(model.equals("5")){
            return new Phone5();
        } else if(model.equals("6")){
            return new Phone6();
        } 
    }
}

      从上面使用简单工厂的前后我们可以看出，简单工厂仅仅就是把if else那部分易变的代码，因为会不断的有新产品退出或者有旧的产品不再出售，进行了封装。但是这样的改变带来的优点也是很明显的。比如前面提到的服务多个客户端，假如还有一个仓库管理系统也可以利用这个PhoneFactory来创建iphone，而不用重新写一份if else的代码；再比如，假设在美国卖的是64GB版本，在中国卖的都是128GB版本，那么可以保持客户端的代码不变，只要修改一下我们提供的接口类PhoneFactory即可达到相同信号但是不同产品的目的。也可以给AppleStore添加setFactory方法来设置不同版本的Factory以达到动态设定的效果。

      从"对修改关闭"的原则上来看，简单工厂也能使代码更贴近这种原则。采用简单工厂之后，需要修改的只是自己控制的工厂代码，而对于客户代码则不需要修改，遵循了“对修改关闭”原则。

      也有把createPhone写成静态方法的，这样的做法就可以不用创建工厂实例，但缺点就是不能通过继承来改变工厂。

工厂模式

      工厂方法模式：定义一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个，把类的实例化推迟到工厂子类中。

      下面我们看一个具体的实例，使用工厂方法模式来重写上面的卖手机模型。

 1 //change it with FactoryMode
 2 //Client: An apple store
 3 public class AppleStore{
 4     private PhoneFactory factory;
 5 
 6     public AppleStore(PhoneFactory factoy){
 7         this.factory = factory;
 8     }
 9 
10     public IPhone sellPhone(String model){
11         return factory.createPhone(model);
12     }
13 }
14 
15 //factory interface
16 public abstract class PhoneFactory{
17     public final IPhone createPhone(String model){
18         return wrap(assemble(model));
19     }
20 
21     public final void wrap(IPhone phone){
22         System.out.printf("wrap this phone");
23         return phone;
24     }
25 
26     abstract IPhone assemble(String model);
27 }
28     
29 // fatory of USA
30 public class PhoneFactoryA extends PhoneFactory{
31     public IPhone assemble(String model){
32         if(model.equals("5")){
33             return new Phone5ForA();
34         } else if(model.equals("6")){
35             return new Phone6ForA();
36         } 
37     }
38 }
39 
40 //factory of CHN
41 public class PhoneFactoryC extends PhoneFactory{
42     public IPhone assemble(String model){
43         if(model.equals("5")){
44             return new Phone5ForC();
45         } else if(model.equals("6")){
46             return new Phone6ForC();
47         } 
48     }
49 }
50 
51 
52 //applestore in usa
53 AppleStore usaStore = new AppleStore(new PhoneFactoryA());
54 //applestore in CHN
55 AppleStore chnStore = new AppleStore(new PhoneFactoryC());

      上面的工厂方法模型中，我们首先创建了一个工厂接口，然后分别实现了其子类USA工厂和CHN工厂，以分别制造适应不同国家的版本。Phone5ForA等对应的是不同国家的不同版本的类，代码中没有写出来。如果又要开一个HK店，那么只要实现一个HKPhoneFactoy子类即可。

      上面比较重要的一点是：写了两个final方法：创建手机和包装手机，然后从代码可以看出来，手机组装好后，必须经过wrap(包装)才可以从store中售出。我们知道final方法不可以被重写，也就是说，上面的流程：“组装-包装-出售”是不可以在子类中被更改的，这样的话，就可以防止不良工厂卖出没有包装盒的手机，即就对子类的一些行为进行了控制，这也是工厂方法模式中很重要的一点。

      工厂方法最重要的特点的就是创建工厂接口，使得能够针对接口编程，而不是针对实现编程，简单工厂就是针对实现编程。使用针对接口编程可以带来更大的弹性。工厂方法接口的子类与简单工厂中的工厂十分相似，从功能上看也是一致的，都实现了封装变化部分的效果。但是从大局上看，简单工厂仅仅就是实现封装变化部分的效果，而工厂方法模式则是搭建了一个很有弹性的框架。

 

抽象工厂模式

抽象工厂定义：提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。

继续上面的例子。我们知道手机是由多个零件组装起来的，比如CPU，屏幕等，对于上面的Phone5和Phone6，组装他们的时候都需要CPU和屏幕，但是各自的具体零件型号又不相同，这时，就该我们的抽象工厂方法上场了。

//define product(iphone) interface
public interface IPhone{
    protected IComponentFactory componentFactory;
    public void model();    
}

//iphone5
public class Phone5 implements IPhone{

    public Phone5(){
        componentFactory = new ComponentFactory5();
    }

    public void model(){
        System.out.printf("it is ipone5");
    }
}

//iphone6
public class Phone6 implements IPhone{

    public Phone6(){
        componentFactory = new ComponentFactory6();
    }

    public void model(){
        System.out.printf("it is ipone6");
    }
}

//ComponentFactory interface
public interface IComponentFactory{
    protected CPU cpu;
    protected Screen screen;
}

//ComponentFactory5
public class ComponentFactory5 implements IComponentFactory{
    public ComponentFactory5(){
        cpu = CPUFactory.createCPU(5);
        screen = ScreenFactory.createScreen(5);
}

//ComponentFactory6
public class ComponentFactory6 implements IComponentFactory{
    public ComponentFactory6(){
        cpu = CPUFactory.createCPU(6);
        screen = ScreenFactory.createScreen(6);
}

//cpu
public interface CPU{
}

public class CPU5 implements CPU{
}

public class CPU6 implements CPU{
}

public class CPUFactory{
    public static CPU createCPU(int model){
        if(model == 5){
              return new CPU5();
        } else if (model == 6){
              return new CPU6();
        }
}

//screen
public interface Screen{
}

public class Screen5 implements Screen{
}

public class Screen6 implements Screen{
}

public class ScreenFactory{
    public static Screen createScreen(int model){
        if(model == 5){
              return new Screen5();
        } else if (model == 6){
              return new Screen6();
        }
}

      在上面的代码中，组装Phone5和Phone6都需要CPU和Screen零件，于是他们都有一个零件工厂IComponentFactory（抽象工厂接口），各自的零件工厂都指定了自己需要什么样子的零件。而零件工厂创建零件的时候，则都是分别调用的具体零件工厂CPUFactory和ScreenFactory来创建具体的零件，也即本抽象工厂的实现中也应用到了前面提到的工厂方法模型。从这里也可以发现：抽象工厂他们不真正的制造具体的对象，他们仅仅指定我们需要什么要的对象，就好比抽象工厂方法就是一张装配清单（比如大部分手机厂干的就是这个活），而工厂方法则是负责制造这个装配清单上的具体零件（比如高通、联发科等就是干的制造CPU的活），这也许是抽象工厂之所以被叫做抽象的原因。更进一步的我们可以发现，抽象工厂其实可以理解为组装工厂，它的模型就是通过组合不同的Component来实现的；而工厂方法模式则是通过继承，把具体实现交给子类来实现的。

      在上面的抽象工厂代码中，Phone类不需要关心CPU和Screen具体是怎么创建的（这些具体的创建都是CPUFactory和ScreenFactory），而只知道我需要哪种CPU和Screen，这样就把Phone从具体的CPU和Screen类解耦了。