Java設(shè)計(jì)模式之工廠方法和抽象工廠
全網(wǎng)最詳細(xì)的工廠設(shè)計(jì)模式，本文主要是創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式中的工廠方法和抽象工廠，先由傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式引出問題，接著對代碼改進(jìn)到簡單工廠，后擴(kuò)展到工廠方法，最后是抽象工廠模式，文中包括概念理解和相關(guān)實(shí)現(xiàn)代碼。
讀者可以拉取完整代碼本地學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)代碼均測試通過上傳到碼云，本地源碼下載。
一、引出問題
如果有一個(gè)客戶老王，需要購買產(chǎn)品，產(chǎn)品分別是A、B、C。
如果用傳統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)，分別定義A、B、C三個(gè)類，再分別創(chuàng)建他們所屬的方法。
在客戶對象中再分別調(diào)用他們的方法。
Product ClientProduct(String orderType) {
Product product;
if (orderType.equals("A")) {
product = new ProductA();
} else if (orderType.equals("B")) {
product = new ProductB();
} else if (orderType.equals("B")) {
product = new ProductC();
}
// product制作過程
product.common();
return product;
}如果我們需要再增加一個(gè)產(chǎn)品D，就需要判斷再增加一個(gè)分支，然后在分支里面創(chuàng)建產(chǎn)品對象，調(diào)用產(chǎn)品D的方法。
這樣代碼的維護(hù)性是極差的，查看我們的軟件設(shè)計(jì)七大原則，很明顯，這違反了開閉原則、依賴倒置原則.
如果又有個(gè)客戶小王，那么小王也必須依賴每個(gè)產(chǎn)品類，這樣就顯得冗雜。
二、簡單工廠（靜態(tài)工廠）
簡單工廠（靜態(tài)工廠）模式就應(yīng)用而生了。
如果我們將產(chǎn)品A、B、C抽象出來一個(gè)父類，再專門創(chuàng)建一個(gè)工廠類，在客戶購買產(chǎn)品時(shí)，只需要傳入產(chǎn)品的類型，由工廠去創(chuàng)建產(chǎn)品。
簡單工廠模式中包含如下角色：
Factory：工廠角色
? 工廠角色負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建所有實(shí)例的內(nèi)部邏輯。
Product：抽象產(chǎn)品角色
? 抽象產(chǎn)品角色是所創(chuàng)建的所有對象的父類，負(fù)責(zé)描述所有實(shí)例所共有的公共接口。
ConcreteProduct：具體產(chǎn)品角色
? 具體產(chǎn)品角色是創(chuàng)建目標(biāo)，所有創(chuàng)建的對象都充當(dāng)這個(gè)角色的某個(gè)具體類的實(shí)例。
看看我們對原始實(shí)現(xiàn)方式后的代碼。
產(chǎn)品抽象父類：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class Product {
public void common(){
System.out.println("這是產(chǎn)品父類公共方法...");
}
}產(chǎn)品A：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class ProductA extends Product{
public void common(){
System.out.println("這是產(chǎn)品A方法...");
}
}產(chǎn)品B：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class ProductB extends Product{
public void common(){
System.out.println("這是產(chǎn)品B方法...");
}
}工廠類：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class SimpleFactory {
public Product createProduct(String orderType) {
Product product = null;
if (orderType.equals("A")) {
product = new ProductA();
} else if (orderType.equals("B")) {
product = new ProductB();
} else if (orderType.equals("C")) {
product = new ProductC();
}
return product;
}
}客戶老王類：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class Client {
SimpleFactory simpleFactory;
public Client(SimpleFactory simpleFactory) {
this.simpleFactory = simpleFactory;
}
public Product orderProduct(String orderType) {
Product product;
product = simpleFactory.createProduct(orderType);
//調(diào)用每個(gè)產(chǎn)出相應(yīng)的方法
product.common();
System.out.println(product.getClass());
return product;
}
public static void main(String[] args) {
Client client=new Client(new SimpleFactory());
client.orderProduct("A");
}
}這樣簡單工廠模式就實(shí)現(xiàn)了，這樣的話老王和具體的產(chǎn)品就很好的解耦了，也不需要老王再依賴具體產(chǎn)品類，依賴倒置問題就很好的解決了。
如果增加一個(gè)產(chǎn)品D，需要再重新定義一個(gè)D類，實(shí)現(xiàn)product接口，而后在工廠類中增加一個(gè)分支結(jié)構(gòu)。
顯而易見這樣實(shí)現(xiàn)，缺陷依然存在：
1、工廠類集中了所有產(chǎn)品創(chuàng)建邏輯，職責(zé)過重，一旦發(fā)生異常，整個(gè)系統(tǒng)將受影響。
2、使用簡單工廠模式將會(huì)增加系統(tǒng)中類的個(gè)數(shù)，在一定程序上增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和理解難度。
3、系統(tǒng)擴(kuò)展困難，一旦增加新產(chǎn)品不得不修改工廠邏輯，在產(chǎn)品類型較多時(shí)，可能造成邏輯過于復(fù)雜。
4、簡單工廠模式由于使用了靜態(tài)工廠方法，造成工廠角色無法形成基于繼承的等級(jí)結(jié)構(gòu)。
這種方法只是一種編碼方式，并不輸入設(shè)計(jì)模式的一種，且局限于產(chǎn)品種類較少。
三、工廠方法
在簡單工廠中老王需要具體的產(chǎn)品，就在他自己的類中去創(chuàng)建需要的產(chǎn)品，老王雖然不依賴具體產(chǎn)品，但老王現(xiàn)在需要依賴工廠實(shí)現(xiàn)類了。
簡單工廠是將產(chǎn)品類抽象化，具體的產(chǎn)品由工廠類去實(shí)現(xiàn)。
如果我們將工廠類也抽象化，那就引出了我們今天第一個(gè)設(shè)計(jì)模式——工廠方法。
工廠方法有四個(gè)角色：
1、抽象工廠（Abstract Factory）：提供了創(chuàng)建產(chǎn)品的接口，調(diào)用者通過它訪問具體工廠的工廠方法 createProduct() 來創(chuàng)建產(chǎn)品。
2、具體工廠（ConcreteFactory）：主要是實(shí)現(xiàn)抽象工廠中的抽象方法，完成具體產(chǎn)品的創(chuàng)建。
3、抽象產(chǎn)品（Product）：定義了產(chǎn)品的規(guī)范，描述了產(chǎn)品的主要特性和功能。
4、具體產(chǎn)品（ConcreteProduct）：實(shí)現(xiàn)了抽象產(chǎn)品角色所定義的接口，由具體工廠來創(chuàng)建，它同具體工廠之間一一對應(yīng)。
我們對簡單工廠代碼進(jìn)行改造。
抽象產(chǎn)品父類、產(chǎn)品A類、產(chǎn)品B類保持不變。重點(diǎn)看工廠類
抽象工廠類：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public abstract class AbstractFactory {
public abstract Product createProduct(String orderType);
}具體實(shí)現(xiàn)工廠A類：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class ConcreteFactoryA extends AbstractFactory{
@Override
public Product createProduct(String orderType) {
System.out.println("參數(shù)為："+orderType);
return new ProductA();
}
}具體實(shí)現(xiàn)工廠B類：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class ConcreteFactoryB extends AbstractFactory{
@Override
public Product createProduct(String orderType) {
return new ProductB();
}
}老王類：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class Client {
AbstractFactory simpleFactory;
public Client(AbstractFactory simpleFactory) {
this.simpleFactory = simpleFactory;
}
public Product orderProduct(String orderType) {
Product product;
product = simpleFactory.createProduct(orderType);
//調(diào)用每個(gè)產(chǎn)出相應(yīng)的方法
product.common();
System.out.println(product.getClass());
return product;
}
public static void main(String[] args) {
Client client=new Client(new ConcreteFactoryA());
client.orderProduct("A");
}
}這樣的好處就在于老王只管他要關(guān)注的抽象工廠，具體是哪個(gè)工廠實(shí)現(xiàn)類生產(chǎn)產(chǎn)品，老王也不需要關(guān)注。
典型的解耦框架。高層模塊只需要知道產(chǎn)品的抽象類，無須關(guān)心其他實(shí)現(xiàn)類，滿足迪米特法則、依賴倒置原則和里氏替換原則。
缺點(diǎn)也是顯而易見的：
- 類的個(gè)數(shù)容易過多，增加復(fù)雜度。
- 考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，需要引入抽象層，在客戶端代碼中均使用抽象層進(jìn)行定義，增加了系統(tǒng)的抽象性和理解難度。
- 抽象產(chǎn)品只能生產(chǎn)一種產(chǎn)品。
如果對工廠方法依然一知半解的話，接著往下看工廠方法的一個(gè)典型實(shí)現(xiàn)
在JDK中對工廠方法有大量的運(yùn)用，其中比較典型的是
new ArrayList<>().iterator();
我們知道集合的一個(gè)大分支依賴的是Collection接口，我們以ArrayList作為舉例。
Collection接口相當(dāng)于產(chǎn)品的抽象父類，ArrayList相當(dāng)于具體產(chǎn)品。
Iterator是一個(gè)抽象工廠，在ArrayList中有一個(gè)Itr內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)了Iterator接口
當(dāng)我們調(diào)用集合的iterator()方法遍歷對象時(shí)，就會(huì)調(diào)用各自類的具體實(shí)現(xiàn)方法。
四、抽象工廠
有一天，產(chǎn)品A、B、C升級(jí)改造了，三種產(chǎn)品分別有紅色和藍(lán)色，如果還用工廠方法的話，那簡直是個(gè)災(zāi)難，具體工廠實(shí)現(xiàn)類需要六個(gè)。
就引出我們今天的第二個(gè)設(shè)計(jì)模式——抽象工廠。
抽象工廠模式(Abstract Factory Pattern)：提供一個(gè)接口，用于創(chuàng)建創(chuàng)建一系列相關(guān)或相互依賴對象的家族，而無須指定它們具體的類。抽象工廠模式又稱為Kit模式，屬于對象創(chuàng)建型模式。
抽象工廠模式與工廠方法模式區(qū)別在于，工廠方法模式針對的是一個(gè)產(chǎn)品等級(jí)結(jié)構(gòu)。
而抽象工廠模式則需要面對多個(gè)產(chǎn)品等級(jí)結(jié)構(gòu)（各種顏色），一個(gè)工廠等級(jí)結(jié)構(gòu)可以負(fù)責(zé)多個(gè)不同產(chǎn)品等級(jí)結(jié)構(gòu)（不同顏色）中的產(chǎn)品對象的創(chuàng)建 。
抽象工廠依然是四個(gè)角色：
AbstractFactory：抽象工廠
ConcreteFactory：具體工廠
AbstractProduct：抽象產(chǎn)品
Product：具體產(chǎn)品
我們開始改造工廠方法代碼，既然是要把產(chǎn)品都分成一組，那理應(yīng)把產(chǎn)品A、B、C都抽象出來，再讓工廠類去實(shí)現(xiàn)各個(gè)產(chǎn)品的不同顏色，也就是概念中的——用于創(chuàng)建創(chuàng)建一系列相關(guān)或相互依賴對象的家族。
接口看改造后的代碼：
產(chǎn)品抽象類：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public interface Product {
public void common();
}產(chǎn)品抽象A家族類：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public abstract class ProductA implements Product {
public abstract void common();
}產(chǎn)品抽象B家族類：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public abstract class ProductB implements Product {
public abstract void common();
}具體紅色產(chǎn)品A類：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class RedProductA extends ProductA{
@Override
public void common() {
System.out.println("這是紅色的產(chǎn)品A");
}
}具體藍(lán)色產(chǎn)品A類：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class BlueProductA extends ProductA {
@Override
public void common() {
System.out.println("這是藍(lán)色的產(chǎn)品A");
}
}抽象A家族工廠類：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public interface AbstractProductFactory {
public ProductA createProduct(String orderType);
}實(shí)現(xiàn)A家族工廠類：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class ConcreateProductAFactory implements AbstractProductFactory{
@Override
public ProductA createProduct(String orderType) {
return new BlueProductA();
}
}老王類：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class Client {
ConcreateProductAFactory simpleFactory;
public Client(ConcreateProductAFactory simpleFactory) {
this.simpleFactory = simpleFactory;
}
public ProductA orderProduct(String orderType) {
ProductA product;
product = simpleFactory.createProduct(orderType);
//調(diào)用每個(gè)產(chǎn)出相應(yīng)的方法
product.common();
System.out.println(product.getClass());
return product;
}
public static void main(String[] args) {
Client client=new Client(new ConcreateProductAFactory());
client.orderProduct("A");
}
}這樣的話，每天工廠類可以把A的產(chǎn)品家族類（紅、藍(lán)）都實(shí)現(xiàn)，抽象工廠模式隔離了具體類的生成，使得老王并不需要知道什么產(chǎn)品被創(chuàng)建，從具體的產(chǎn)品解耦出來。
- 當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品族中的多個(gè)對象被設(shè)計(jì)成一起工作時(shí)，它能夠保證客戶端始終只使用同一個(gè)產(chǎn)品族中的對象。
如果要增加新產(chǎn)品、和新工廠很容易，如果再增加一個(gè)等級(jí)（顏色）代碼修改起來就很痛苦了。
抽象工廠模式在Spring中有大量的運(yùn)用。
比較典型的是，BeanFactory 是用于管理 Bean 的一個(gè)工廠，所有工廠都是 BeanFactory 的子類。這樣我們可以通過 IOC 容器來管理訪問 Bean，根據(jù)不同的策略調(diào)用 getBean() 方法，從而獲得具體對象。
BeanFactory 的子類主要有
ClassPathXmlApplicationContext、
XmlWebApplicationContext、
StaticWebApplicationContext、
StaticApplicationContext。
在 Spring 中，DefaultListableBeanFactory 實(shí)現(xiàn)了所有工廠的公共邏輯。
以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，謝謝大家對腳本之家的支持。如果你想了解更多相關(guān)內(nèi)容請查看下面相關(guān)鏈接
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