1、简单工厂模式
1.1 看一个具体的需求
看一个披萨的项目:要便于披萨种类的扩展,要便于维护
1)披萨的种类很多(比如 GreekPizza、CheesePizza 等)
2)披萨的制作有 prepare,bake,cut,box
3)完成披萨店订购功能
1.2 使用传统的方式来完成
1)思路分析(类图)
2)代码演示
public abstract class Pizza {
/**
* 名字
*/
protected String name;
/**
* 准备原材料,不同的披萨不一样,因此,我们做成抽象方法
*/
public abstract void prepare();
/**
* 烘烤
*/
public void bake() {
System.out.println(name + " baking; ");
}
/**
* 切割
*/
public void cut() {
System.out.println(name + " cutting; ");
}
/**
* 打包
*/
public void box() {
System.out.println(name + " boxing; ");
}
public void setName(final String name) {
this.name = name;
}
}
public class CheesePizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
System.out.println("给制作奶酪披萨准备原材料");
}
}
public class GreekPizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
System.out.println("给制作希腊披萨准备原材料");
}
}
public class OrderPizza {
/**
* 构造器
*/
public OrderPizza() {
Pizza pizza = null;
// 订购披萨的类型
String orderType;
do {
orderType = getType();
if ("greek".equals(orderType)) {
pizza = new GreekPizza();
pizza.setName("希腊披萨");
} else if ("cheese".equals(orderType)) {
pizza = new CheesePizza();
pizza.setName("奶酪披萨");
} else {
break;
}
// 输出披萨制作过程
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} while (true);
}
/**
* 可以获取客户希望订购的披萨种类
*/
private String getType() {
try {
final BufferedReader strIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza type: ");
final String str = strIn.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
public class PizzaStore {
public static void main(String[] args) {
new OrderPizza();
}
}
1.3 传统的方式的优缺点
1)优点是比较好理解,简单易操作。
2)缺点是违反了设计模式的 OCP 原则,即对扩展开发,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。
3)比如我们这时要新增加一个 Pizza 的种类(Pepper 披萨),我们需要做如下修改。
- 新增 PeeperPizza 类
- 在 OrderPizza 中新增 else-if 判断
public class PepperPizza extends Pizza {
@Override
public void prepare() {
System.out.println("给制作胡椒披萨准备原材料");
}
}
public class OrderPizza {
/**
* 构造器
*/
public OrderPizza() {
Pizza pizza = null;
// 订购披萨的类型
String orderType;
do {
orderType = getType();
if ("greek".equals(orderType)) {
pizza = new GreekPizza();
pizza.setName("希腊披萨");
} else if ("cheese".equals(orderType)) {
pizza = new CheesePizza();
pizza.setName("奶酪披萨");
} else if ("pepper".equals(orderType)) {
pizza = new PepperPizza();
pizza.setName("胡椒披萨");
} else {
break;
}
// 输出披萨制作过程
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} while (true);
}
/**
* 可以获取客户希望订购的披萨种类
*/
private String getType() {
try {
final BufferedReader strIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza type: ");
final String str = strIn.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
4)改进的思路分析
分析:修改代码可以接受,但是如果我们在其他的地方也有创建 Pizza 的代码,就意味着,也需要修改,而创建 Pizza 的代码,往往有多处。
思路:把创建 Pizza 对象封装到一个类中,这样我们有新的 Pizza 种类时,只需要修改该类即可,其他有创建到 Pizza 对象的代码就不需要修改了。-> 简单工厂模式
1.4 基本介绍
1)简单工厂模式是属于创建型模式,也叫做静态工厂模式,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处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。
2)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)。
3)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。
1.5 使用简单工厂模式
1)简单工厂模式的设计方案:定义一个可以实例化 Pizza 对象的类,封装创建对象的代码。
2)代码示例:
public abstract class Pizza {
protected 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(final String name) {
this.name = name;
}
}
public class CheesePizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
System.out.println("给制作奶酪披萨准备原材料");
}
}
public class GreekPizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
System.out.println("给制作希腊披萨准备原材料");
}
}
public class PepperPizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
System.out.println("给制作胡椒披萨准备原材料");
}
}
public class SimpleFactory {
public Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
if ("greek".equals(orderType)) {
pizza = new GreekPizza();
pizza.setName("希腊披萨");
} else if ("cheese".equals(orderType)) {
pizza = new CheesePizza();
pizza.setName("奶酪披萨");
} else if ("pepper".equals(orderType)) {
pizza = new PepperPizza();
pizza.setName("胡椒披萨");
}
return pizza;
}
public static Pizza createPizza2(String orderType) {
Pizza pizza = null;
if ("greek".equals(orderType)) {
pizza = new GreekPizza();
pizza.setName("希腊披萨");
} else if ("cheese".equals(orderType)) {
pizza = new CheesePizza();
pizza.setName("奶酪披萨");
} else if ("pepper".equals(orderType)) {
pizza = new PepperPizza();
pizza.setName("胡椒披萨");
}
return pizza;
}
}
public class OrderPizza {
// 定义一个简单工厂对象
SimpleFactory simpleFactory;
Pizza pizza = null;
public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) {
setSimpleFactory(simpleFactory);
}
public void setSimpleFactory(final SimpleFactory simpleFactory) {
this.simpleFactory = simpleFactory;
String orderType = "";
do {
orderType = getType();
pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderType);
// 输出pizza
if (pizza != null) {
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} else {
System.out.println("订购披萨失败");
break;
}
} while (true);
}
/**
* 获取披萨类型
*
* @return
*/
private String getType() {
try {
final BufferedReader strIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza type: ");
final String str = strIn.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
public class OrderPizza2 {
Pizza pizza = null;
String orderType = "";
public OrderPizza2() {
do {
orderType = getType();
pizza = SimpleFactory.createPizza2(orderType);
// 输出pizza
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 {
final BufferedReader strIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza type: ");
final String str = strIn.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
public class PizzaStore {
public static void main(String[] args) {
// 使用简单工厂模式
// new OrderPizza(new SimpleFactory());
// 静态工厂模式
new OrderPizza2();
}
}
2、工厂方法模式
2.1 看一个新的需求
披萨项目新的需求: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。
2.2 思路 1
使用简单工厂模式,创建不同的简单工厂类,比如 BJPizzaSimpleFactory、LDPizzaSimpleFactory 等等,从当前这个案例来说,也是可以的,但是考虑到项目的规模,以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好。
2.3 思路 2
使用工厂方法模式
2.3 工厂方法模式介绍
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。
2.4 工厂方法模式应用案例
1)思路分析图解
2)代码实现:
Pizza抽象类
package com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.pizza;
/**
* 披萨抽象类
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 10:39:55
* @since 1.0
*/
public abstract class Pizza {
protected String name;
public void setName(final String name) {
this.name = 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; ");
}
}
BJCheesePizza 北京奶酪披萨类
package com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.pizza;
/**
* 北京奶酪披萨类
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 10:41:01
* @since 1.0
*/
public class BJCheesePizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
setName("北京奶酪披萨");
System.out.println("给制作北京奶酪披萨准备原材料");
}
}
BJPepperPizza 北京胡椒披萨类
package com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.pizza;
/**
* 北京胡椒披萨
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 10:41:21
* @since 1.0
*/
public class BJPepperPizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
setName("北京胡椒披萨");
System.out.println("给制作北京胡椒披萨准备原材料");
}
}
LDCheesePizza 伦敦奶酪披萨类
package com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.pizza;
/**
* 伦敦奶酪披萨
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 10:41:40
* @since 1.0
*/
public class LDCheesePizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
setName("伦敦奶酪披萨");
System.out.println("给制作伦敦奶酪披萨准备原材料");
}
}
LDPepperPizza 伦敦胡椒披萨类
package com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.pizza;
/**
* 伦敦胡椒披萨
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 10:42:01
* @since 1.0
*/
public class LDPepperPizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
setName("伦敦胡椒披萨");
System.out.println("给制作伦敦胡椒披萨准备原材料");
}
}
OrderPizza 披萨订购抽象类
package com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.order;
import com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.pizza.Pizza;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
/**
* 订购披萨的抽象类
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 10:43:08
* @since 1.0
*/
public abstract class OrderPizza {
/**
* 订购披萨的抽象方法
*
* @param orderType 订购披萨的类型
* @return 披萨
*/
public abstract Pizza createPizza(String orderType);
/**
* 构造器
*/
public OrderPizza() {
Pizza pizza = null;
String orderType;
do {
orderType = getType();
pizza = createPizza(orderType);
if (null != pizza) {
//输出pizza制作过程
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} else {
System.out.println("订购披萨失败");
break;
}
} while (true);
}
/**
* 获取客户希望订购的披萨种类
*
* @return 披萨种类
*/
private String getType() {
try {
final BufferedReader strIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza type: ");
final String str = strIn.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
BJOrderPizza 北京披萨订购抽象类
package com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.order;
import com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.pizza.BJCheesePizza;
import com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.pizza.BJPepperPizza;
import com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.pizza.Pizza;
/**
* 北京披萨订购类
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 10:46:07
* @since 1.0
*/
public class BJOrderPizza extends OrderPizza {
/**
* 订购披萨的抽象方法
*
* @param orderType 订购披萨的类型
* @return 披萨
*/
@Override
public Pizza createPizza(final String orderType) {
return switch (orderType) {
case "BJ-cheese" -> new BJCheesePizza();
case "BJ-pepper" -> new BJPepperPizza();
default -> null;
};
}
}
LDOrderPizza 伦敦披萨订购抽象类
package com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.order;
import com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.pizza.LDCheesePizza;
import com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.pizza.LDPepperPizza;
import com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.pizza.Pizza;
/**
* 伦敦披萨订购类
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 10:48:04
* @since 1.0
*/
public class LDOrderPizza extends OrderPizza{
/**
* 订购披萨的抽象方法
*
* @param orderType 订购披萨的类型
* @return 披萨
*/
@Override
public Pizza createPizza(final String orderType) {
return switch (orderType) {
case "LD-cheese" -> new LDCheesePizza();
case "LD-pepper" -> new LDPepperPizza();
default -> null;
};
}
}
PizzaStore 披萨订购入口
package com.wenze.design.factory.factoryMethod.pizzaStore.order;
/**
* 披萨店
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 10:50:38
* @since 1.0
*/
public class PizzaStore {
public static void main(String[] args) {
// 订购北京披萨
new BJOrderPizza();
// 订购伦敦披萨
new LDOrderPizza();
// 若想一次性调用北京或伦敦披萨
// 目前可以先通过输入判断想要哪个地区的披萨 %%,然后再调用相应的披萨类
String location = "BJ"; // 控制台获取数据
switch (location) {
case "BJ" -> new BJOrderPizza();
case "LD" -> new LDOrderPizza();
default -> {}
}
}
}
3、抽象工厂模式
3.1 基本介绍
1)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。
2)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。
3)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)。
4)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。
3.2 抽象工厂模式应用实例
使用抽象工厂模式完成披萨项目
类图:
代码实现:
Pizza 披萨类
package com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.pizza;
/**
* 披萨抽象类
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 11:41:59
* @since 1.0
*/
public abstract class Pizza {
protected String name;
public void setName(final String name) {
this.name = 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; ");
}
}
BJCheesePizza 北京奶酪披萨
package com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.pizza;
/**
* 北京奶酪披萨
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 11:42:45
* @since 1.0
*/
public class BJCheesePizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
setName("北京奶酪披萨");
System.out.println("给制作北京奶酪披萨准备原材料");
}
}
BJPepperPizza 北京胡椒披萨
package com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.pizza;
/**
* 北京胡椒披萨
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 11:43:06
* @since 1.0
*/
public class BJPepperPizza extends Pizza {
@Override
public void prepare() {
setName("北京胡椒披萨");
System.out.println("给制作北京胡椒披萨准备原材料");
}
}
LDCheesePizza 伦敦奶酪披萨
package com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.pizza;
/**
* 伦敦奶酪披萨
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 11:43:27
* @since 1.0
*/
public class LDCheesePizza extends Pizza {
@Override
public void prepare() {
setName("伦敦奶酪披萨");
System.out.println("给制作伦敦奶酪披萨准备原材料");
}
}
LDPepperPizza 伦敦胡椒披萨
package com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.pizza;
/**
* 伦敦胡椒披萨
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 11:43:48
* @since 1.0
*/
public class LDPepperPizza extends Pizza {
@Override
public void prepare() {
setName("伦敦胡椒披萨");
System.out.println("给制作伦敦胡椒披萨准备原材料");
}
}
AbstractFactory 抽象工厂接口
/**
* 抽象工厂接口
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 11:44:17
* @since 1.0
*/
public interface AbstractFactory {
Pizza createPizza(String orderType);
}
BJFactory 北京披萨工厂
package com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.order;
import com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.pizza.BJCheesePizza;
import com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.pizza.BJPepperPizza;
import com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.pizza.Pizza;
/**
* 北京披萨工厂
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 11:45:12
* @since 1.0
*/
public class BJFactory implements AbstractFactory{
@Override
public Pizza createPizza(final String orderType) {
return switch (orderType) {
case "cheese" -> new BJCheesePizza();
case "pepper" -> new BJPepperPizza();
default -> null;
};
}
}
LDFactory 伦敦披萨工厂
package com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.order;
import com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.pizza.LDCheesePizza;
import com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.pizza.LDPepperPizza;
import com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.pizza.Pizza;
/**
* 伦敦披萨工厂
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 11:46:14
* @since 1.0
*/
public class LDFactory implements AbstractFactory {
@Override
public Pizza createPizza(final String orderType) {
return switch (orderType) {
case "cheese" -> new LDCheesePizza();
case "pepper" -> new LDPepperPizza();
default -> null;
};
}
}
OrderPizza 披萨订购类
package com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.order;
import com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.pizza.Pizza;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
/**
* 订购披萨类
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 11:47:06
* @since 1.0
*/
public class OrderPizza {
private AbstractFactory factory;
public OrderPizza(AbstractFactory factory) {
setFactory(factory);
}
private void setFactory(AbstractFactory factory) {
Pizza pizza;
String orderType;
this.factory = factory;
do {
orderType = getType();
pizza = this.factory.createPizza(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);
}
/**
* 获取客户希望订购的披萨种类
*
* @return 披萨种类
*/
private String getType() {
try {
final BufferedReader strIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza type: ");
final String str = strIn.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
PizzaStore 披萨客户端类
package com.wenze.design.factory.abstractFactory.pizzaStore.order;
/**
* 披萨店
*
* @author wenze
* @version 1.0
* @Date 2023-10-19 11:51:03
* @since 1.0
*/
public class PizzaStore {
public static void main(String[] args) {
//创建北京口味的各种披萨
new OrderPizza(new BJFactory());
//创建伦敦口味的各种披萨
new OrderPizza(new LDFactory());
}
}
4、工厂模式在 JDK 应用的源码分析
1)JDK 中的 Calendar 类中,就使用了简单工厂模式
2)源码分析 + Debug 源码 + 说明
creareCalendar() 方法
private static Calendar createCalendar(TimeZone zone, Locale aLocale){
CalendarProvider provider =
LocaleProviderAdapter.getAdapter(CalendarProvider.class,aLocale)
.getCalendarProvider();
if (provider != null) {
try {
return provider.getInstance(zone, aLocale);
} catch (IllegalArgumentException iae) {
// fall back to the default instantiation
}
}
Calendar cal = null;
if (aLocale.hasExtensions()) {
String caltype = aLocale.getUnicodeLocaleType("ca");
if (caltype != null) {
cal = switch (caltype) {
case "buddhist" -> new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
case "japanese" -> new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
case "gregory" -> new GregorianCalendar(zone, aLocale);
default -> null;
};
}
}
if (cal == null) {
cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
} else if (aLocale.getVariant() == "JP"
&& aLocale.getLanguage() == "ja"
&& aLocale.getCountry() == "JP") {
cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
} else {
cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
}
return cal;
}
5、工厂模式小结
5.1 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。
5.2 三种工厂模式
1)简单工厂模式
2)工厂方法模式
3)抽象工厂模式
5.3 设计模式的依赖抽象原则
1)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。有的书上说,变量不要直接持有具体类的引用。
2)不要让类继承具体类,而是继承抽象类或者是实现 interface(接口)
3)不要覆盖基类中已经实现的方法。