浅谈设计模式4——简单工厂与工厂模式


书上是三个模式——简单工厂模式、工厂模式、抽象工厂模式,一块说。对于昨天实在没有休息好的状态下,看到如此混乱的景象,确实有点受不了。好在后面一遍又一遍重复,总算是理解了。但是,既然是记笔记,也是给别人看,那么我觉得拆开来说或许更加明白。

1、背景
书上用pizza来打比方,其实还是挺爱吃,但是名字太绕口,而且也不熟悉。所以还是用饺子我觉得会更加亲切些——我最爱吃的。
现在我要开一家饺子馆,供应各种口味的饺子,三鲜馅,胡萝卜羊肉馅,西胡虾仁馅,芹菜牛肉馅,猪肉大葱馅,猪肉白菜馅——看来好吃的说起来都没完没了。
最开始的想法是,按照如下步骤建立饺子:
1)用饺子抽象类建立饺子对象实体。
2)包饺子。
3)煮饺子。
4)装盘,配酱油和醋。
5)上桌或打包外卖。
实现成的代码如下——为了不让很多的名词困扰,此处直接采用更加形式化的命名方法:

//产品类型
abstract class ProductBase
{
    @Override
    public String toString() {
        return "productbase";
    }
}

class Product1 extends ProductBase
{
    @Override
    public String toString() {
        return "product1";
    }
}

class Product2 extends ProductBase
{
    @Override
    public String toString() {
        return "product2";
    }
}

//商店
class Store
{
    ProductBase product;
    public void  create(String product) {
        if(product.equals("product1"))
            this.product=new Product1();
        else if(product.equals("product2"))
            this.product=new Product2();
        
        //后续的操作
        //包饺子();
        //煮饺子();
        //装盘,配酱油和醋();
        //上桌或打包();
    }
}

上面的代码将创建饺子对象和对饺子的后续的加工操作,严重耦合,造成以下两个比较严重的问题:
1)一个函数中的代码量过大,而且随着新类型产品研发,这个函数将越来越大,不容易维护。
2)当餐馆发明新的饺子时,就需要修改sell()方法。原来类的封装性就遭到破坏。

2、简单工厂模式
根据上面的问题,我们自然想到的是将创建产品对象的那部分代码进行封装,这样就实现了工厂模式。简单工厂模式如下:

//产品类型
abstract class ProductBase
{
    @Override
    public String toString() {
        return "productbase";
    }
}

class Product1 extends ProductBase
{
    @Override
    public String toString() {
        return "product1";
    }
}

class Product2 extends ProductBase
{
    @Override
    public String toString() {
        return "product2";
    }
}

class ProductFactory
{
    public ProductBase create(String product)
    {
        if(product.equals("product1"))
            return new Product1();
        else if(product.equals("product2"))
            return new Product2();
        else return null;
    }
}

//商店
class Store
{
    ProductBase product;
    ProductFactory productFactory;
    
    public Store(ProductFactory productFactory)
    {
        this.productFactory=productFactory;
    }
    
    public void  create(String product) {
    /*  if(product.equals("product1"))
            this.product=new Product1();
        else if(product.equals("product2"))
            this.product=new Product2();
    */
        this.productFactory.create(product);
        //后续的操作
        //包饺子();
        //煮饺子();
        //装盘,配酱油和醋();
        //上桌或打包();
    }
}

“简单工厂模式”是将对象的生成和使用进行分离,以组合的方式,当创建使用某一类对象的实体时(如Store类的对象),将真正创建对象的工厂传入。从而获得以下两方面的收益:
1)工厂可以在动态运行时的时候指定。比如我现在不打算开饺子店了,想做包子,由于包子和饺子的后续工作都是一样的,所以只需把制作包子的工厂传入Store类中就行。
2)产品、制作、使用三者进行了有效分离。产品的分离已经在前面的策略模式中说道——用抽象接口来“临时”代替具体类,占位置,将创建对象实体推迟到运行时。制作即使用了简单工厂模式,而使用即为Store类。这样就在一定程度上,将类之间的耦合度降到很低。

3、工厂模式
相对于简单工厂模式,工厂模式的耦合度相对来说比较大。之所以比较大,先看下面的例子。
假设饺子店生意不错,规模逐渐增大,最后成立一个实业公司——饺子餐饮有限公司,而且设立了各个分部——华北子公司,东北子公司,华南子公司,华东子公司,中西部子公司。为了保证所有公司生产的饺子质量过关,公司决定控制生产流程。所有子公司可以根据当地特产,选择自己的馅料,但是制作工艺必须严格按照公司的流程,比如每个面皮必须为10g,直径5CM的圆面片。馅料必须20g。
这样,既增加了灵活性——子公司可以根据当地特产选择馅料,又保证了质量——严格按照母公司的规程办事。

说这么多,我想“简单工厂模式”和“工厂模式”应用的场景大家也应该能看出来了。
1)简单工厂模式是针对只有一个使用者的情况来说,即程序中只有一个Store类,这个Store类可以使用多用“工厂类”来为自己加工产品。
2)工厂模式不同,它是针对某个基类的一堆子类,在保证某些流程不改变的情况下, 允许子类有自己的行为特征。也就是说,基类规定了框架,而子类只能在框架的基础上修补、更改。

那么看下面的代码就比较能说明问题了:

abstract class ProductBase
{
    @Override
    public String toString() {
        return "productbase";
    }
}
class a1 extends ProductBase
{
    @Override
    public String toString() {
        return "a1";
    }
}
class a2 extends ProductBase
{
    @Override
    public String toString() {
        return "a2";
    }
}
class b1 extends ProductBase
{
    @Override
    public String toString() {
        return "b1";
    }
}
class b2 extends ProductBase
{
    @Override
    public String toString() {
        return "b2";
    }
}


//创建工厂基类
abstract class FactoryBase
{
    public abstract ProductBase create(String type);
    final public ProductBase sell(String type)
    {
        ProductBase productBase;
        productBase=create(type);
        //后续的操作
        //包饺子();
        //煮饺子();
        //装盘,配酱油和醋();
        //上桌或打包();
        return productBase;
    }
}
//实现工厂派生类
class Factory1 extends FactoryBase
{
    @Override
    public ProductBase create(String type) {
        ProductBase productBase=null;
        if(type.equals("a1"))
            productBase=new a1();
        else if(type.equals("a2"))
            productBase=new a2();
        return productBase;
    }
}

class Factory2 extends FactoryBase
{
    @Override
    public ProductBase create(String type) {
        ProductBase productBase=null;
        if(type.equals("b1"))
            productBase=new b1();
        else if(type.equals("b2"))
            productBase=new b2();
        return productBase;
    }
}

如上代码所示:
1)分别建立产品基类、工厂基类。由产品基类,根据不同地区(地区a和地区b),构建了子类产品。相应的,也构建了不同的子类工厂。
2)基类工厂中,sell()方法作为对外统一方法,控制生产总流程,因此生命为final方法。而create()方法则因地制宜,按照不同地区特点,生产特定的产品。

这样,工厂方法既保证了修改的灵活性,也保证了某些必要操作不会被修改。

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