关于工厂方法模式(详解版)

开课吧开课吧锤锤2021-06-24 10:55

    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。

Java

    在《简单工厂模式》一节我们介绍了简单工厂模式,提到了简单工厂模式违背了开闭原则,而“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。

    优点:

    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。

    灵活性增强,对于新产品的创建,只需多写一个相应的工厂类。

    典型的解耦框架。高层模块只需要知道产品的抽象类,无须关心其他实现类,满足迪米特法则、依赖倒置原则和里氏替换原则。

    缺点:

    类的个数容易过多,增加复杂度

    增加了系统的抽象性和理解难度

    抽象产品只能生产一种产品,此弊端可使用抽象工厂模式解决。

    应用场景:

    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

    模式的结构与实现

    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。

    1.模式的结构

    工厂方法模式的主要角色如下。

    抽象工厂(AbstractFactory):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。

    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。

    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。

    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。Java

    2.模式的实现

    根据图1写出该模式的代码如下:

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();
    }
}
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;
        }
    }
}

    注意:该程序中用到了XML文件,如果想要获取该文件,请点击“下载”,就可以对其进行下载。

    程序运行结果如下:

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:

具体工厂2生成-->具体产品2...
具体产品2显示...

    模式的应用实例

    【例1】用工厂方法模式设计畜牧场。

    分析:有很多种类的畜牧场,如养马场用于养马,养牛场用于养牛,所以该实例用工厂方法模式比较适合。

    对养马场和养牛场等具体工厂类,只要定义一个生成动物的方法newAnimal()即可。由于要显示马类和牛类等具体产品类的图像,所以它们的构造函数中用到了JPanel、JLabd和ImageIcon等组件,并定义一个show()方法来显示它们。

    客户端程序通过对象生成器类ReadXML2读取XML配置文件中的数据来决定养马还是养牛。其结构图如图2所示。

Java

    注意:该程序中用到了XML文件,并且要显示马类和牛类等具体产品类的图像,如果想要获取HTML文件和图片,请点击“下载”,就可以对其进行下载。

    程序代码如下:

package FactoryMethod;
import java.awt.*;
import javax.swing.*;
public class AnimalFarmTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Animal a;
            AnimalFarm af;
            af = (AnimalFarm) ReadXML2.getObject();
            a = af.newAnimal();
            a.show();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}
//抽象产品:动物类
interface Animal {
    public void show();
}
//具体产品:马类
class Horse implements Animal {
    JScrollPane sp;
    JFrame jf = new JFrame("工厂方法模式测试");
    public Horse() {
        Container contentPane = jf.getContentPane();
        JPanel p1 = new JPanel();
        p1.setLayout(new GridLayout(1, 1));
        p1.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("动物:马"));
        sp = new JScrollPane(p1);
        contentPane.add(sp, BorderLayout.CENTER);
        JLabel l1 = new JLabel(new ImageIcon("src/A_Horse.jpg"));
        p1.add(l1);
        jf.pack();
        jf.setVisible(false);
        jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);    //用户点击窗口关闭
    }
    public void show() {
        jf.setVisible(true);
    }
}
//具体产品:牛类
class Cattle implements Animal {
    JScrollPane sp;
    JFrame jf = new JFrame("工厂方法模式测试");
    public Cattle() {
        Container contentPane = jf.getContentPane();
        JPanel p1 = new JPanel();
        p1.setLayout(new GridLayout(1, 1));
        p1.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("动物:牛"));
        sp = new JScrollPane(p1);
        contentPane.add(sp, BorderLayout.CENTER);
        JLabel l1 = new JLabel(new ImageIcon("src/A_Cattle.jpg"));
        p1.add(l1);
        jf.pack();
        jf.setVisible(false);
        jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);    //用户点击窗口关闭
    }
    public void show() {
        jf.setVisible(true);
    }
}
//抽象工厂:畜牧场
interface AnimalFarm {
    public Animal newAnimal();
}
//具体工厂:养马场
class HorseFarm implements AnimalFarm {
    public Animal newAnimal() {
        System.out.println("新马出生!");
        return new Horse();
    }
}
//具体工厂:养牛场
class CattleFarm implements AnimalFarm {
    public Animal newAnimal() {
        System.out.println("新牛出生!");
        return new Cattle();
    }
}
package FactoryMethod;
import javax.xml.parsers.*;
import org.w3c.dom.*;
import java.io.*;
class ReadXML2 {
    public static Object getObject() {
        try {
            DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
            DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
            Document doc;
            doc = builder.parse(new File("src/FactoryMethod/config2.xml"));
            NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
            Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();
            String cName = "FactoryMethod." + classNode.getNodeValue();
            System.out.println("新类名:" + cName);
            Class<?> c = Class.forName(cName);
            Object obj = c.newInstance();
            return obj;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

    程序的运行结果如图3所示。Java

    注意: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。

    以上就是开课吧广场小编为大家整理发布的“关于工厂方法模式(详解版)”一文,更多Java教程相关内容尽在开课吧广场Java教程频道!

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