一个菜鸡JAVA后端的博客~

设计模式-工厂模式

定义

  • 定义:Define an interface for creating an object,but let subclasses decide which class to instance.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子类)

优点

  • 良好的封装性,代码结构清晰。(不需要知道创建对象的过程,只需要知道产品的类名或约束字符串就可以完成对象的创建。降低模块之间的耦合)
  • 工厂模式方法的扩展性优秀。(在增加产品类的情况下,只要适当地修改具体的工厂类,或扩展一个工厂类,就可以完成”拥抱变化”)
  • 屏蔽产品类。(产品类的实现如何变化,调用者都不用关心,它只关系产品的接口,只要接口保持不变,系统中的上层模块就不要发生变化)。

使用场景

  • 需要灵活的,可扩展的框架时。(要慎重考虑是否使用工厂类管理,会增加代码的复杂性)
    • 举例:
      1. 连接邮件服务器的框架,有三种网络协议可以选择:POP3、IMAP、HTTP。可以把这三种连接方法作为产品类

分类

工厂模式(模板)

简介

  • 工厂模式的变种比较多,以下是一个比较通用的工厂模式模板

类图

模板类图

代码

抽象产品类

package com.pattern.factory.products;

public abstract class Product {
    public Product(){}
    public void method1(){
        // 产品类公共方法
        System.out.println("执行了产品类共有方法");
    }
    // 产品类抽象方法
    public abstract void method2();
}

具体产品类(继承自抽象产品类

package com.pattern.factory.products;

public class Product1 extends Product {
    public Product1(){
        super();
    }
    @Override
    public void method2() {
        // 业务逻辑
        System.out.println("执行了产品1的方法");
    }
}

package com.pattern.factory.products;

public class Product2 extends Product {
    public Product2(){
        super();
    }
    @Override
    public void method2() {
        // 业务逻辑
        System.out.println("执行了产品2的方法");
    }
    
}

抽象工厂类

package com.pattern.factory.template;

import com.pattern.factory.products.Product;

public abstract class AbstractFactory {
    public AbstractFactory(){};
    /**
     * 抽象工厂方法,对参数做了两层限制
     * 1.产品必须继承于Product
     * 2.入参必须是Class
     */
    public abstract <T extends Product> T createProduct(Class<T> c);
}

具体工厂类(继承自抽象工厂类

package com.pattern.factory.template;

import com.pattern.factory.products.Product;

public class ConcreteFactory extends AbstractFactory {
    public ConcreteFactory(){
        super();
    }
    @Override
    public <T extends Product> T createProduct(Class<T> c) {
        Product product = null;
        try{
            // 反射创建产品
            product = (Product)Class.forName(c.getName()).newInstance();
        } catch (Exception e){
            // 异常处理
        }
        return (T) product;
    }
}

测试方法

    @Test
    // 通用工厂类模板测试
    public void FactoryTemplateTest(){
        AbstractFactory factory = new ConcreteFactory();
        // 工厂创建产品1
        Product product = factory.createProduct(Product1.class);
        product.method1();
        product.method2();
    }

测试结果

工厂模式模板测试结果

静态工厂模式

简介

  • 工厂模式的一种弱化,称为简单工厂模式或静态工厂模式,实际项目中使用的比较多
  • 缺点
    • 扩展困难,不符合开闭原则

类图

静态工厂

代码

静态工厂类

package com.pattern.factory.extend.staticfactory;

import com.pattern.factory.products.Product;

public class Factory {
    /**
     * 静态工厂方法,对参数做了两层限制 
     * 1.产品必须继承于Product 
     * 2.入参必须是Class
     */
    public static <T extends Product> T createProduct(Class<T> c){
        Product product = null;
        try{
            // 反射创建产品
            product = (Product)Class.forName(c.getName()).newInstance();
        } catch (Exception e){
            // 异常处理
        }
        return (T) product;
    };
}

产品类

  • 同上

测试方法

    @Test
    // 静态工厂测试
    public void StaticFactoryTest(){
        // 工厂创建产品
        Product product = Factory.createProduct(Product1.class);
        product.method1();
        product.method2();
    }

测试结果

静态工厂测试结果

多工厂模式

简介

  • 为每一个产品定义一个工厂,由调用者去选择与那个工厂方法关联
  • 每个工厂都独立负责创建对应的产品对象,符合单一职责原则
  • 复杂应用一般使用多工厂的方法,然后增加一个协调类,用于封装子工厂类,对高层模块提供统一的访问接口
  • 缺点
    • 扩展困难(每增加一个产品类就需要建立一个相应的工厂类,同时维护时还需要考虑两个对象之间的关系)

类图

多工厂模式

代码

抽象多工厂类

package com.pattern.factory.extend.multifactory;

import com.pattern.factory.products.Product;

public abstract class AbstractMultiFactory {
    public AbstractMultiFactory(){}
    // 此处已经不需要泛型以及参数了,因为每个具体的工厂已经明确了自己的职责,复制生产产品
    public abstract Product createProduct();
}

产品1生产工厂类(继承自抽象多工厂类

package com.pattern.factory.extend.multifactory;

import com.pattern.factory.products.Product;
import com.pattern.factory.products.Product1;

public class Product1Factory extends AbstractMultiFactory {
    public Product1Factory(){
        super();
    }
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new Product1();
    }
}

产品2生产工厂类(继承自抽象多工厂类

package com.pattern.factory.extend.multifactory;

import com.pattern.factory.products.Product;
import com.pattern.factory.products.Product2;

public class Product2Factory extends AbstractMultiFactory {
    public Product2Factory(){
        super();
    }
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new Product2();
    }
}

产品类

  • 同上

测试代码

    @Test
    // 多工厂测试
    public void MultiFactoryTest(){
        AbstractMultiFactory factory = new Product1Factory();
        Product product = factory.createProduct();
        product.method1();
        product.method2();
    }

测试结果

多工厂测试结果

单例工厂模式

简介

  • 通过工厂模式反射来生成单例对象
  • 在一个项目中可以产生一个单例构造器,所有需要产生单例的类都遵循一定的规则(构造方法是private),然后通过扩展该框架,只需要输入一个类型就可以获得唯一的一个实例

类图

单例工厂类图

代码

单例工厂类

package com.pattern.factory.extend.singletonfactory;

import java.lang.reflect.Constructor;

import com.pattern.factory.products.SingletonProduct;

public class SingletonFactory {
    private static SingletonProduct singletonProduct;
    // 静态代码块初始化单例对象s
    static{
        try{
            Class cl = Class.forName(SingletonProduct.class.getName());
            // 获取无参构造方法
            Constructor constructor = cl.getDeclaredConstructor();
            // 设置无参构造方法可访问
            constructor.setAccessible(true);
            // 产生一个对象
            singletonProduct = (SingletonProduct) constructor.newInstance();
        } catch(Exception e){
            // 处理异常
        }
    }
    public static SingletonProduct getInstance(){
        return singletonProduct;
    }
}

单例产品类

package com.pattern.factory.products;

public class SingletonProduct {
    // 构造私有化
    private SingletonProduct(){}
    public void method(){
        // 业务逻辑
        System.out.println("生产的单例产品");
    }
}

测试代码

    @Test
    // 单例工厂测试
    public void SingletonFactoryTest(){
        SingletonProduct product = SingletonFactory.getInstance();
        product.method();
    }

测试结果

单例工厂测试结果

注意

  • 工厂模式是典型的解耦框架,符合下列原则
    • 迪米特法则:高层模块只需要知道产品的抽象类,其他的实现类都不用关心。我不需要的就不要去交流。
    • 依赖倒置原则:只依赖产品类的抽象。
    • 里氏替换原则:可以使用产品子类替换产品父类。
  • 此处使用的是抽象类而接口,实际上根据工厂模式的定义,使用两者都可以,选择的关键就在于对于产品类而言,是否有共有的构造或者方法。

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