工厂方法模式(设计模式详解版)-mile米乐体育

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。 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。
  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。 图1 工厂方法模式的结构图

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。 图2 畜牧场结构图 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。 图3 畜牧场养殖的运行结果 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。
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