java23種設計模式——三、工廠模式

2020 年 8 月 27 日
筆記
後端, 設計模式

源碼在我的github和gitee中獲取

工廠模式

工廠模式介紹

	工廠模式是我們最常用的實例化對象模式了，是用工廠方法代替new操作的一種模式。著名的Jive論壇 ,就大量使用了工廠模式，工廠模式在Java程序系統可以說是隨處可見。因為工廠模式就相當於創建實例對象的new，我們經常要根據類Class生成實例對象，如A a=new A() 工廠模式也是用來創建實例對象的，所以以後new時就要多個心眼，是否可以考慮使用工廠模式，雖然這樣做，可能多做一些工作，但會給你系統帶來更大的可擴展性和盡量少的修改量。（百度百科）

	工廠模式又分為：

簡單工廠模式：允許接口創建對象，但不會暴露對象的創建邏輯。
工廠方法模式: 允許接口創建對象，但使用哪個類來創建對象，則是交由子類決定的
抽象方法模式: 抽象工廠是一個能夠創建一系列相關的對象而無需指定/公開其具體類的接口。該模式能夠提供其他工廠的對象，在其內部創建其他對象。

簡單工廠模式

屬於創建型模式，又叫做靜態工廠方法模式，不屬於23種GOF設計模式之一。是由一個工廠對象決定創建出哪一種產品類的實例。違背「開放 – 關閉原則」，一旦添加新產品就不得不修改工廠類的邏輯，這樣就會造成工廠邏輯過於複雜。

假設現在有一家餐館

public interface Restaurant {
   public void cook();
}

餐館有兩種菜品:紅燒肉和雞蛋羹

//雞蛋羹
public class Egg implements Restaurant {
    @Override
    public void cook() {
        System.out.println("雞蛋羹做好了");
    }
}

//紅燒肉
public class Meet implements Restaurant{
    @Override
    public void cook() {
        System.out.println("紅燒肉做好了");
    }
}

餐館裏有服務員，來負責向後廚傳達客人的需求

public class Waiter {
	//同樣可以定義常量然後通過switch語句來實現
    public static Restaurant getFood(String orderType) {
        Restaurant restaurant = null;
        if(orderType.equals("紅燒肉")){
            restaurant = new Meet();
        }else if (orderType.equals("雞蛋羹")){
            restaurant = new Egg();
        }
        return restaurant;
    }
}

現在顧客來了，要點一份紅燒肉，就只需要和服務員說就行

public class Customer {
    public static void main(String[] args) {
        Restaurant restaurant = Waiter.getFood("紅燒肉");
        restaurant.cook();
    }
}

輸出

紅燒肉做好了

通過以上方法，的確實現了提供創建實例的功能，而無需關心具體實現。但是我們不難發現，這種方法的擴展性很差，如果餐館新出了一款菜品，還需要我們在服務員方法里修改。這使得當餐館的菜品很多時，工廠方法代碼邏輯將會非常複雜

工廠方法模式

工廠方法模式，又稱工廠模式、多態工廠模式和虛擬構造器模式，通過定義工廠父類負責定義創建對象的公共接口，而子類則負責生成具體的對象。是在工廠模式家族中是用的最多模式，一般項目中存在最多的就是這個模式。是對簡單工廠模式的一個優化，讓每個對象都有一個與之對應的工廠。

這裡我們接着用上面的例子，假設這家餐廳的生意非常好，所以餐館的老闆把餐館所有負責點餐的服務員都辭退了，取而代之的是添加了一個收銀台，然後讓每個廚師只負責做一樣菜。這樣客人只需要和收銀台說要求就行了。

這裡我們接着用上面的類。除去服務員Waiter類

新建Cashier接口

/**
 * @author codermy
 * @createTime 2020/6/15
 */
public interface Cashier {
    public Restaurant getFood();
}

然後給每一個菜品新建一個工廠類

EggCooker

/**
 * @author codermy
 * @createTime 2020/6/15
 */
public class EggCooker implements Cashier {
    @Override
    public Restaurant getFood() {
        return new Egg();
    }
}

MeetCooker

/**
 * @author codermy
 * @createTime 2020/6/15
 */
public class MeetCooker implements Cashier{
    @Override
    public Restaurant getFood() {
        return new Meet();
    }
}

然後顧客點單只需要在收銀台，餐廳的系統會自動將信息傳遞給相應的廚師，對應的廚師就能在餐館中把菜做好

/**
 * @author codermy
 * @createTime 2020/6/15
 * 消費者
 */
public class Customer {
    public static void main(String[] args) {
        Cashier order = new EggCooker();
        Restaurant food = order.getFood();
        food.cook();
    }
}

輸出結果

雞蛋羹做好了

工廠方法模式解決了簡單工廠模式不符合的開閉原則，當添加一個菜品時，只需要再僱傭一個廚師就行（從現實角度看，老闆有點虧哦）。但是這也增加了系統的複雜度（菜越多，廚師就越多，這哪家餐館頂的住）

抽象工廠模式

這個模式解決了每個工廠只能創建一類產品（工廠方法模式）的問題

這裡用餐館的例子不太形象，不是很容易理解，強行舉例可能會和上面的方法弄混，我自己繞了好一會，所以我們換一個例子。

現在我們人手不離手機，我們假設手機有如下幾個功能

//手機產品接口
public interface IphoneProduct {
    void callup();//打電話
    void sendSms();//發短訊
}

每個人家裡又都有路由器，路由器有如下功能

//路由器產品接口
public interface IRouterProduct {
    void openwifi();//開啟wifi
    void setting();//設置wifi
}

然後現在有一個抽象產品工廠，是來生產這兩樣產品的，假設生產手機和路由器的方法是一樣的，只是需要加上廠商信息

//抽象產品工廠
public interface IProductFactory {
    //生產手機
    IphoneProduct iphoneProduct();
    //生產路由器
    IRouterProduct iRouterProduct();
}

現在有兩家廠商，小米和華為工廠，可以生產手機和路由器，他們兩家廠商分別由兩條產業線來做手機和路由器

//小米手機
public class XiaomiPhone implements IphoneProduct{

    @Override
    public void callup() {
        System.out.println("用小米手機打電話");
    }

    @Override
    public void sendSms() {
        System.out.println("用小米手機發短訊");
    }
}

//小米路由器
public class XiaomiRouter implements IRouterProduct {

    @Override
    public void openwifi() {
        System.out.println("打開小米wifi");
    }

    @Override
    public void setting() {
        System.out.println("設置小米wifi");
    }
}

//小米廠商
public class XiaomiFactory implements IProductFactory {
    @Override
    public IphoneProduct iphoneProduct() {
        return new XiaomiPhone();
    }

    @Override
    public IRouterProduct iRouterProduct() {
        return new XiaomiRouter();
    }
}

//華為手機
public class HuaweiPhone implements IphoneProduct {

    @Override
    public void callup() {
        System.out.println("用華為手機打電話");
    }

    @Override
    public void sendSms() {
        System.out.println("用華為手機發短訊");
    }
}

//華為路由器
    public class HuaweiRouter implements IRouterProduct {

        @Override
        public void openwifi() {
            System.out.println("打開華為wifi");
        }

        @Override
        public void setting() {
            System.out.println("設置華為wifi");
        }
    }

//華為工廠
public class HuaweiFactory implements IProductFactory {
    @Override
    public IphoneProduct iphoneProduct() {
        return new HuaweiPhone();
    }

    @Override
    public IRouterProduct iRouterProduct() {
        return new HuaweiRouter();
    }
}

消費者類

//消費者/測試類
public class Customer {
    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("==============小米產品=================");
        XiaomiFactory xiaomiFactory = new XiaomiFactory();//新建一個小米工廠
        IphoneProduct xiaomiiphoneProduct = xiaomiFactory.iphoneProduct();//小米工廠開始生產小米手機
        xiaomiiphoneProduct.callup();//測試小米手機打電話功能
        IRouterProduct xiaomiiRouterProduct = xiaomiFactory.iRouterProduct();//小米工廠開始生產小米路由器
        xiaomiiRouterProduct.openwifi();//測試小米路由器打開wifi功能

        System.out.println("==============華為產品=================");
        HuaweiFactory huaweiFactory = new HuaweiFactory();

        IphoneProduct huaweiiphoneProduct1 = huaweiFactory.iphoneProduct();
        huaweiiphoneProduct1.callup();
        IRouterProduct huaweiiRouterProduct = huaweiFactory.iRouterProduct();
        huaweiiRouterProduct.openwifi();
    }
}

輸出

==============小米產品=================
用小米手機打電話
打開小米wifi
==============華為產品=================
用華為手機打電話
打開華為wifi

抽象工廠模式相較於以上兩種模式難以理解一些。這裡提供另一種寫法比較好理解，來自Guide哥的博客(以下所有內容)

不知道大家玩過穿越火線或者吃雞這類遊戲了嗎，遊戲中存在各種槍。我們假設現在存在AK、M4A1兩類槍，每一種槍對應一種子彈。我們現在這樣考慮生產AK的工廠可以順便生產AK使用的子彈，生產M4A1的工廠可以順便生產M4A1使用的子彈。（AK工廠生產AK系列產品包括子彈啊，AK槍的類型啊這些，M4A1工廠同理）
————————————————

（1）創建相關接口：

槍

public interface Gun {
    public void shooting();
}

子彈

public interface Bullet {
    public void load();
}

（2）創建接口對應實現類：

AK類

public class AK_Bullet implements Bullet {

    @Override
    public void load() {
        System.out.println("Load bullets with AK");
    }

}

M4A1類

public class M4A1 implements Gun {

    @Override
    public void shooting() {
        System.out.println("shooting with M4A1");

    }

}

AK子彈類

public class AK_Bullet implements Bullet {

    @Override
    public void load() {
        System.out.println("Load bullets with AK");
    }

}

M4A1子彈類

public class AK_Bullet implements Bullet {

    @Override
    public void load() {
        System.out.println("Load bullets with AK");
    }

}

（3）創建工廠接口

public class AK_Bullet implements Bullet {

    @Override
    public void load() {
        System.out.println("Load bullets with AK");
    }

}

（4）創建具體工廠

生產AK和AK子彈的工廠

public class AK_Bullet implements Bullet {

    @Override
    public void load() {
        System.out.println("Load bullets with AK");
    }

}

生產M4A1和M4A1子彈的工廠

public class AK_Bullet implements Bullet {

    @Override
    public void load() {
        System.out.println("Load bullets with AK");
    }

}

（5）測試

public class AK_Bullet implements Bullet {

    @Override
    public void load() {
        System.out.println("Load bullets with AK");
    }

}

輸出結果：

Load bullets with AK
shooting with AK

Tags: 後端設計模式

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