设计模式04-创建型模式1(简单工厂/工厂模式/抽象工厂/Java)

2024-10-19 12:13:47

3.1 简单工厂模式

3.1.1 创建型模式

创建型设计模式将对象的创建过程和对象的使用过程分离，用户使用对象时无需关注对象的创建细节，外界对于这些对象只需要知道它们共同的接口，而不用清楚其实现细节，使得整个系统的设计更加符合单一职责原则。软件的结构也更为清晰。

3.1.2 简单工厂模式的定义

专门定义一个类来负责创建其他类的实例，可以根据参数的不同返回不同类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。

3.1.3 简单工厂模式的分析与实现
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  • 工厂角色：即工厂类，简单工厂模式的核心，负责实现创建所有实例的内部逻辑；工厂类可被外部直接调用，创建所需的产品对象；工厂类中提供了静态的工厂方法（它返回一个抽象产品类Product，所有具体产品都是抽象产品的子类。

  • 工厂类中只有简单的逻辑判断代码。不关心具体的业务处理过程，满足“单一职责原则”。

  • 调用工厂类的工厂方法时，由于工厂方法时静态方法，使用很方便，可通过类名直接调用，只需要传入一个简单的参数即可。

3.1.4 简单工厂模式的案例

某电视机厂专为各知名电视机品牌代工生产各类电视机，当需要海尔牌电视机时只需要在调用该工厂的工厂方法时传入参数“Haier”，需要海信电视机时只需要传入参数“Hisense”，工厂可以根据传入的不同参数返回不同品牌的电视机。现使用简单工厂模式来模拟该电视机工厂的生产过程。

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  • 抽象产品类和具体产品类
public interface TV {
    public void play();
}

public class HaierTV implements TV{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("Haier电视正在播放");
    }
}

public class HisenseTV implements TV{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("hisense电视正在播放");
    }
}
  • 工厂类
public class TVFactory {
    public static TV getTVMethod(String flag) throws Exception {
        if ("Haier".equalsIgnoreCase(flag)) {
            return new HaierTV();
        } else if ("Hisense".equalsIgnoreCase(flag)) {
            return new HisenseTV();
        } else {
            throw new Exception("抱歉没有此类电视");
        }
    }
  • Main类
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String tvName = XMLUtilTV.getTVName();
        try {
            TV tvMethod = TVFactory.getTVMethod(tvName);
            tvMethod.play();
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

public class XMLUtilTV {
    public static String getTVName() {
        try {
            //创建文本对象
            DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance();
            DocumentBuilder db = dbf.newDocumentBuilder();
            Document document = db.parse(new File("src/main/resources/TVBrand.xml"));

            //通过DOM获取文本元素
            NodeList brandName = document.getElementsByTagName("brandName");
            Node content = brandName.item(0).getFirstChild();
            return content.getNodeValue();
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>
<config>
    <brandName>Hisense</brandName>
</config>
3.1.5 简单工厂模式的优缺点
优点 缺点
1.实现了对象的创建和使用分离 1.工厂类职责太重，不宜维护
2.无需知道类名，只需要知道参数 2.系统扩展难度大，且工厂类为静态类不能进行扩展
3.1.6 简单工厂模式适用场景
  • 工厂类负责创建的对象比较少，由于创建对象比较少。
  • 客户端只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象不关心。

3.2 工厂模式

3.2.1 工厂模式的定义

动机：为了解决简单工厂模式不易扩展以及工厂类职责太重的为问题。

在工厂方法模式中，工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口， 而工厂子类则负责生成具体的产品对象，这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成，即通过工厂子类来确定 究竟应该实例化哪一个具体产品类。

3.2.2 工厂模式的分析与实现
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  • 核心的工厂类不再负责所有产品的创建，而是将具体创建工作交给其子类去完成

  • 可以允许系统在不修改工厂角色的情况下引进新产品，增加具体产品–>增加具体工厂，符合“开闭原则”。

3.2.3 工厂模式的案例

将原有的电视机工厂进行分割，为每种品牌的电视机提 供一个子工厂，海尔工厂专门负责生产海尔电视机，海 信工厂专门负责生产海信电视机，如果需要生产TCL电视 机或创维电视机，只需要对应增加一个新的TCL工厂或创 维工厂即可，原有的工厂无须做任何修改，使得整个系 统具有更加的灵活性和可扩展性。

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  • 产品类
public interface TV {
    public void play();
}
public class HaierTV implements TV{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("Haier电视正在播放");
    }
}
public class HisenseTV implements TV{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("Hisense电视正在播放");
    }
}
  • 工厂类
public interface TVFactory {
    public TV produceTV();
}
public class HaierTVFactory implements TVFactory{
    @Override
    public TV produceTV() {
        System.out.println("海尔电视已经被制造");
        return new HaierTV();
    }
}
public class HisenseTVFactory implements TVFactory{
    @Override
    public TV produceTV() {
        System.out.println("海信电视已被制造");
        return new HisenseTV();
    }
}
  • 调用（为了更好的满足开闭原则，这里使用Java的反射机制来代替new关键字）
public class XMLUtilTVFactory {
    public static Object getTVFactoryMethod() throws Exception{
        //获取文本对象
        DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance();
        DocumentBuilder db = dbf.newDocumentBuilder();
        Document doc = db.parse(new File("src/main/resources/TVFactoryMethod.xml"));

        //获取文本内容
        NodeList nodeList = doc.getElementsByTagName("factoryName");
        Node firstChild = nodeList.item(0).getFirstChild();
        String nodeValue = firstChild.getNodeValue();

        //通过反射获取对象
        Class className = Class.forName(nodeValue);
        Object obj = className.newInstance();
        return obj;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            HisenseTVFactory tvFactoryMethod = (HisenseTVFactory) XMLUtilTVFactory.getTVFactoryMethod();
            TV tv = tvFactoryMethod.produceTV();
            tv.play();
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

xml：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<config>
    <factoryName>com.tyut.factory_method.example2.HisenseTVFactory</factoryName>
</config>
3.2.4 工厂模式的优缺点
优点 缺点
1.实现了对象的创建和使用分离，将对象的创建细节全部封装在工厂中 1.系统中的类的个数成对出现，加重系统的负担
2.在系统中添加新产品，完全符合开闭原则
3.2.5 工厂模式的适用场景
  • 客户端不需要知道具体 产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体产品对 象由具体工厂类创建
  • 抽象工厂类通过其子类来指定创建哪个对象

3.3 抽象工厂模式

3.3.1 抽象工厂模式的定义

动机：需要一个工厂，生产多个对象

产品等级结构：产品的继承结构（一个产品的不同表现形式：名词）

产品族：指由同一个工厂生产的，位于不同产品等级结构中的一组产品（形容词）

定义：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类。

3.3.2 抽象工厂模式的分析与实现
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  • 抽象工厂中定义了多个方法，每一个方法代表一个产品等级
  • 具体工厂即表示每一个产品族的工厂
3.3.3 抽象工厂的案例

一个电器工厂可以产生多种类型的电器，如海尔工厂可以生产海尔电视机、海尔空调等，TCL工厂可以生产TCL电视机、TCL空调等，相同品牌的电器构成一个产品族，而相同类型的电器构成了一个产品等级结构，现使用抽象工厂模式模拟该场景。

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  • 产品类
public interface TV {
    public void play();
}
public class HaierTV implements TV{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("海尔电视正在播放");
    }
}
public class HisenseTV implements TV{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("海信电视正在播放");
    }
}

public interface Conditioner {
    public void work();
}
public class HaierConditioner implements Conditioner{
    @Override
    public void work() {
        System.out.println("海尔空调正在工作");
    }
}
public class HisenseConditioner implements Conditioner{
    @Override
    public void work() {
        System.out.println("海信空调正在工作");
    }
}
  • 工厂类
public interface BrandFactory {
    public TV creatTV();
    public Conditioner createConditioner();
}
public class HisenseFactory implements BrandFactory{
    @Override
    public TV creatTV() {
        System.out.println("海信电视已被制作");
        return new HisenseTV();
    }

    @Override
    public Conditioner createConditioner() {
        System.out.println("海信空调已被制作");
        return new HisenseConditioner();
    }
}
public class HaierFactory implements BrandFactory{
    @Override
    public TV creatTV() {
        System.out.println("海尔电视已被制作");
        return new HaierTV();
    }

    @Override
    public Conditioner createConditioner() {
        System.out.println("海尔空调已被制作");
        return new HaierConditioner();
    }
}
  • Main类
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            BrandFactory factory = (HisenseFactory) XMLUtilBrandFactory.getFactory();
            TV tv = factory.creatTV();
            tv.play();

            Conditioner conditioner = factory.createConditioner();
            conditioner.work();
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

public class XMLUtilBrandFactory {
    public static Object getFactory() throws Exception{
        //获取XML文本
        DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance();
        DocumentBuilder db = dbf.newDocumentBuilder();
        Document doc = db.parse(new File("src/main/resources/BrandFactory.xml"));

        //获取工厂名字
        NodeList nodeList = doc.getElementsByTagName("brandFactory");
        Node firstChild = nodeList.item(0).getFirstChild();
        String className = firstChild.getNodeValue();

        //通过反射获取工厂对象
        Class<?> aClass = Class.forName(className);
        Object obj = aClass.newInstance();
        return obj;
    }
}
3.3.4 抽象工厂的优缺点
优点 缺点
1.实现了对象的创建和使用分离。 1.增加新的产品等级结构麻烦，违背了开闭原则
2.当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象
3.3.5从抽象工厂模式的适用场景
  • 系统中有多于一个的产品族，但每次只使用其中某一产品族
  • 一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节

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