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创建型_工厂方法

原文:http://c.biancheng.net/view/1348.html

在现实生活中社会分工越来越细,越来越专业化。各种产品有专门的工厂生产,彻底告别了自给自足的小农经济时代,这大大缩短了产品的生产周期,提高了生产效率。同样,在软件开发中能否做到软件对象的生产和使用相分离呢?能否在满足“开闭原则”的前提下,客户随意增删或改变对软件相关对象的使用呢?这就是本节要讨论的问题。

定义与特点

工厂方法(FactoryMethod)模式的定义:定义一个创建产品对象的工厂接口,将产品对象的实际创建工作推迟到具体子工厂类当中。这满足创建型模式中所要求的“创建与使用相分离”的特点。

我们把被创建的对象称为“产品”,把创建产品的对象称为“工厂”。如果要创建的产品不多,只要一个工厂类就可以完成,这种模式叫“简单工厂模式”,它不属于 GoF 的 23 种经典设计模式,它的缺点是增加新产品时会违背“开闭原则”。

简单工厂模式不是23种里的一种,简而言之,就是有一个专门生产某个产品的类。比如下图中的鼠标工厂,专业生产鼠标,给参数0,生产戴尔鼠标,给参数1,生产惠普鼠标。

https://gitee.com/lienhui68/picStore/raw/master/null/20200812132146.png

本节介绍的“工厂方法模式”是对简单工厂模式的进一步抽象化,其好处是可以使系统在不修改原来代码的情况下引进新的产品,即满足开闭原则。

工厂方法模式的主要优点有:

  • 用户只需要知道具体工厂的名称就可得到所要的产品,无须知道产品的具体创建过程;
  • 在系统增加新的产品时只需要添加具体产品类和对应的具体工厂类,无须对原工厂进行任何修改,满足开闭原则;

其缺点是:每增加一个产品就要增加一个具体产品类和一个对应的具体工厂类,这增加了系统的复杂度。

工厂方法模式由抽象工厂、具体工厂、抽象产品和具体产品等4个要素构成。本节来分析其基本结构和实现方法。

结构与实现

模式的结构

工厂方法模式的主要角色如下。

  1. 抽象工厂(Abstract Factory):提供了创建产品的接口,调用者通过它访问具体工厂的工厂方法 newProduct() 来创建产品。
  2. 具体工厂(ConcreteFactory):主要是实现抽象工厂中的抽象方法,完成具体产品的创建。
  3. 抽象产品(Product):定义了产品的规范,描述了产品的主要特性和功能。
  4. 具体产品(ConcreteProduct):实现了抽象产品角色所定义的接口,由具体工厂来创建,它同具体工厂之间一一对应。

其结构图如图 1 所示。

https://gitee.com/lienhui68/picStore/raw/master/null/20200825213054.png

模式的实现

根据图 1 写出该模式的代码如下:

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package FactoryMethod;
public class AbstractFactoryTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        try
        {
            Product a;
            AbstractFactory af;
            af=(AbstractFactory) ReadXML1.getObject();
            a=af.newProduct();
            a.show();
        }
        catch(Exception e)
        {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}
//抽象产品:提供了产品的接口
interface Product
{
    public void show();
}
//具体产品1:实现抽象产品中的抽象方法
class ConcreteProduct1 implements Product
{
    public void show()
    {
        System.out.println("具体产品1显示...");
    }
}
//具体产品2:实现抽象产品中的抽象方法
class ConcreteProduct2 implements Product
{
    public void show()
    {
        System.out.println("具体产品2显示...");
    }
}
//抽象工厂:提供了厂品的生成方法
interface AbstractFactory
{
    public Product newProduct();
}
//具体工厂1:实现了厂品的生成方法
class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory
{
    public Product newProduct()
    {
        System.out.println("具体工厂1生成-->具体产品1...");
        return new ConcreteProduct1();
    }
}
//具体工厂2:实现了厂品的生成方法
class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory
{
    public Product newProduct()
    {
        System.out.println("具体工厂2生成-->具体产品2...");
        return new ConcreteProduct2();
    }
}

读取具体工厂ReadXML1.java

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package FactoryMethod;
import javax.xml.parsers.*;
import org.w3c.dom.*;
import java.io.*;
class ReadXML1
{
    //该方法用于从XML配置文件中提取具体类类名,并返回一个实例对象
    public static Object getObject()
    {
        try
        {
            //创建文档对象
            DocumentBuilderFactory dFactory=DocumentBuilderFactory.newInstance();
            DocumentBuilder builder=dFactory.newDocumentBuilder();
            Document doc;                           
            doc=builder.parse(new File("src/FactoryMethod/config1.xml"));        
            //获取包含类名的文本节点
            NodeList nl=doc.getElementsByTagName("className");
            Node classNode=nl.item(0).getFirstChild();
            String cName="FactoryMethod."+classNode.getNodeValue();
            //System.out.println("新类名:"+cName);
            //通过类名生成实例对象并将其返回
            Class<?> c=Class.forName(cName);
              Object obj=c.newInstance();
            return obj;
         }  
         catch(Exception e)
         {
                   e.printStackTrace();
                   return null;
         }
    }
}

config1.xml

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<config>
	<className>ConcreteFactory1</className>
</config>

程序运行结果如下:

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具体工厂1生成-->具体产品1...
具体产品1显示...

如果将 XML 配置文件中的 ConcreteFactory1 改为 ConcreteFactory2,则程序运行结果如下:

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具体工厂2生成-->具体产品2...
具体产品2显示...

应用场景

工厂方法模式通常适用于以下场景。

  • 客户只知道创建产品的工厂名,而不知道具体的产品名。如 TCL 电视工厂、海信电视工厂等。
  • 创建对象的任务由多个具体子工厂中的某一个完成,而抽象工厂只提供创建产品的接口。
  • 客户不关心创建产品的细节,只关心产品的品牌。

模式扩展

当需要生成的产品不多且不会增加,一个具体工厂类就可以完成任务时,可删除抽象工厂类。这时工厂方法模式将退化到简单工厂模式,其结构图如图 4 所示。

https://gitee.com/lienhui68/picStore/raw/master/null/20200825213518.png