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【大话设计模式】工厂模式(三种工厂模式代码案例分析)

程序员文章站 2022-06-28 17:22:09
1. 简单工厂模式1.1 看一个具体的需求看一个披萨的项目：要便于披萨种类的扩展，要便于维护披萨的种类很多(比如 GreekPizz、CheesePizz 等)披萨的制作有 prepare，bake, cut, box完成披萨店订购功能。1.2 使用传统的方式来完成思路分析(类图)代码的演示public abstract class Pizza {protected String name;public abstract void prepare();publ...

文章目录

1. 简单工厂模式

1.1 看一个具体的需求

看一个披萨的项目：要便于披萨种类的扩展，要便于维护

  1. 披萨的种类很多(比如 GreekPizz、CheesePizz 等)
  2. 披萨的制作有 prepare，bake, cut, box
  3. 完成披萨店订购功能。

1.2 使用传统的方式来完成

  1. 思路分析(类图)
    【大话设计模式】工厂模式(三种工厂模式代码案例分析)

  2. 代码的演示

public abstract class Pizza {
	protected String name;
	public abstract void prepare();
	public void bake() {
		System.out.println(name + " baking;");
	}
	public void cut() {
		System.out.println(name + " cutting;");
	}
	public void box() {
		System.out.println(name + " boxing;");
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
}

public class CheesePizza extends Pizza {
	@Override
	public void prepare() {
		// TODO Auto-generated method stub
		setName("奶酪pizza");
		System.out.println(name + " preparing;");
	}
}
public class GreekPizza extends Pizza {
	@Override
	public void prepare() {
		setName("GreekPizza");
		System.out.println(name + " preparing;");
	}
}

订购披萨

public class OrderPizza {
	// 构造器
	public OrderPizza() {
		Pizza pizza = null;
		String orderType; // 订购披萨的类型
		do {
			orderType = getType();
			if (orderType.equals("greek")) {
				pizza = new GreekPizza();
				pizza.setName(" 希腊披萨 ");
			} else if (orderType.equals("cheese")) {
				pizza = new CheesePizza();
				pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
			} else if (orderType.equals("pepper")) {
				pizza = new PepperPizza();
				pizza.setName("胡椒披萨");
			} else {
				break;
			}
			 //输出 pizza 制作过程
			pizza.prepare();
			pizza.bake();
			pizza.cut();
			pizza.box();
		} while (true);
	}
	private String gettype() {
		try {
			BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			System.out.println("input pizza type:");
			String str = strin.readLine();
			return str;
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
			return "";
		}
	}
}

package com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.order;
//相当于一个客户端，发出订购
public class PizzaStore {
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		new OrderPizza();
	}
}

【大话设计模式】工厂模式(三种工厂模式代码案例分析)

1.3 传统的方式的优缺点

  1. 优点是比较好理解，简单易操作。
  2. 缺点是违反了设计模式的 ocp 原则，即对扩展开放，对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码.
  3. 比如我们这时要新增加一个 Pizza 的种类(Pepper 披萨)，我们需要做如下修改. 如果我们增加一个 Pizza 类，只要是订购 Pizza 的代码都需要修改（OrderPizza会有很多，每一个饭店一个OrderPizza，每一个人一个OrderPizza。会很多）
    【大话设计模式】工厂模式(三种工厂模式代码案例分析)
  4. 改进的思路分析
    分析：修改代码可以接受，但是如果我们在其它的地方也有创建 Pizza 的代码，就意味着，也需要修改，而创建 Pizza的代码，往往有多处。
    思路：把创建 Pizza 对象封装到一个类中，这样我们有新的 Pizza 种类时，只需要修改该类就可，其它有创建到 Pizza对象的代码就不需要修改了.-> 简单工厂模式

1.4 简单工厂模式基本介绍

  1. 简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式
  2. 简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为(代码)
  3. 在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会使用到工厂模式.

1.5 使用简单工厂模式

  1. 简单工厂模式的设计方案: 定义一个可以实例化 Pizaa 对象的类，封装创建对象的代码
    【大话设计模式】工厂模式(三种工厂模式代码案例分析) 
package com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.order;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.CheesePizza;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.GreekPizza;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.PepperPizza;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;
//简单工厂类
public class SimpleFactory {
	//根据 orderType 返回对应的 Pizza 对象
	public Pizza createPizza(String orderType) {
		Pizza pizza = null;
		System.out.println("使用简单工厂模式");
		if (orderType.equals("greek")) {
			pizza = new GreekPizza();
			pizza.setName(" 希腊披萨 ");
		} else if (orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new CheesePizza();
			pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new PepperPizza();
			pizza.setName("胡椒披萨");
		}
		return pizza;
	}
	//简单工厂模式 也叫 静态工厂模式
	public static Pizza createPizza2(String orderType) {
		Pizza pizza = null;
		System.out.println("使用简单工厂模式 2");
		if (orderType.equals("greek")) {
			pizza = new GreekPizza();
			pizza.setName(" 希腊披萨 ");
		} else if (orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new CheesePizza();
			pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new PepperPizza();
			pizza.setName("胡椒披萨");
		}
		return pizza;
	}
}

//OrderPizza.java
package com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;
public class OrderPizza {
	//定义一个简单工厂对象
	SimpleFactory simpleFactory;
	Pizza pizza = null;
	//构造器
	public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) {
		setFactory(simpleFactory);
	}
	public void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {
		String orderType = ""; //用户输入的
		this.simpleFactory = simpleFactory; //设置简单工厂对象
		do {
			orderType = getType();
			pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderType);
			//输出 pizza
			if(pizza != null) { //订购成功
				pizza.prepare();
				pizza.bake();
				pizza.cut();
				pizza.box();
			} else {
				System.out.println(" 订购披萨失败 ");
				break;
			}
		}while(true);
	}
	// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种
	private String getType() {
		try {
			BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			System.out.println("input pizza 种类:");
			String str = strin.readLine();
			return str;
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
			return "";
		}	
	}
}

package com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.order;

//相当于一个客户端，发出订购
public class PizzaStore {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		//new OrderPizza();
		
		//使用简单工厂模式
		new OrderPizza(new SimpleFactory());
		System.out.println("~~退出程序~~");
		
	//	new OrderPizza2();
	}
}

【大话设计模式】工厂模式(三种工厂模式代码案例分析)

2. 工厂方法模式

1. 看一个新的需求

披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如 北京的奶酪 pizza、北京的胡椒 pizza 或者是伦敦的奶酪 pizza、伦敦的胡椒 pizza。

2. 思路 1

使用简单工厂模式，创建不同的简单工厂类，比如 BJPizzaSimpleFactory、LDPizzaSimpleFactory 等等.从当前这个案例来说，也是可以的，但是考虑到项目的规模，以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好

3. 思路 2

使用工厂方法模式

4. 工厂方法模式介绍

  1. 工厂方法模式设计方案：将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法，在不同的口味点餐子类中具体实现。
  2. 工厂方法模式**：定义了一个创建对象的抽象方法**，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。

5. 工厂方法模式应用案例

  1. 披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如 北京的奶酪 pizza、北京的胡椒 pizza 或者是伦敦的奶酪 pizza、伦敦的胡椒 pizza
  2. 思路分析图解
    【大话设计模式】工厂模式(三种工厂模式代码案例分析)
    代码实现
public class BJCheesePizza extends Pizza{
	@Override
	public void prepare() {
		// TODO Auto-generated method stub
		setName("北京的奶酪pizza");
		System.out.println(name + " preparing;");
	}}
public class BJPepperPizza extends Pizza{
	@Override
	public void prepare() {
		// TODO Auto-generated method stub
		setName("北京的胡椒pizza");
		System.out.println(name + " preparing;");
	}}

//OrderPizza.java 类充当工厂类
package com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.Pizza;
public abstract class OrderPizza {
	//定义一个抽象方法，createPizza , 让各个工厂子类自己实现
	abstract Pizza createPizza(String orderType);
	// 构造器
	public OrderPizza() {
		Pizza pizza = null;
		String orderType; // 订购披萨的类型
		do {
			orderType = getType();
			pizza = createPizza(orderType); //抽象方法，由工厂子类完成
			//输出 pizza 制作过程
			pizza.prepare();
			pizza.bake();
			pizza.cut();
			pizza.box();
		} while (true);
	}
	// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
	private String getType() {
		try {
			BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			System.out.println("input pizza 种类:");
			String str = strin.readLine();
			return str;
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
			return "";
		}
	}
}

package com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.order;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJCheesePizza;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJPepperPizza;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.Pizza;
//工厂子类
public class BJOrderPizza extends OrderPizza {
	@Override
	Pizza createPizza(String orderType) {
		Pizza pizza = null;
		if(orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new BJCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new BJPepperPizza();
		}
		// TODO Auto-generated method stub
		return pizza;
	}
}

package com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.order;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJCheesePizza;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJPepperPizza;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.LDCheesePizza;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.LDPepperPizza;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.Pizza;
public class LDOrderPizza extends OrderPizza {
	@Override
	Pizza createPizza(String orderType) {
		Pizza pizza = null;
		if(orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new LDCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new LDPepperPizza();
		}
		// TODO Auto-generated method stub
		return pizza;
	}
}

3. 抽象工厂模式

3.1 基本介绍

  1. 抽象工厂模式：定义了一个 interface 用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类
  2. 抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
  3. 从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进(或者称为进一步的抽象)。
  4. 将工厂抽象成两层，AbsFactory(抽象工厂) 和 具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇，更利于代码的维护和扩展。
  5. 类图
    【大话设计模式】工厂模式(三种工厂模式代码案例分析)

3.2 抽象工厂模式应用实例

使用抽象工厂模式来完成披萨项目

package com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.order;
import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.Pizza;
//一个抽象工厂模式的抽象层(接口)
public interface AbsFactory {
	//让下面的工厂子类来 具体实现
	public Pizza createPizza(String orderType);
}

package com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.order;
import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.BJCheesePizza;
import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.BJPepperPizza;
import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.Pizza;
//这是工厂子类
public class BJFactory implements AbsFactory {
	@Override
	public Pizza createPizza(String orderType) {
		System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
		// TODO Auto-generated method stub
		Pizza pizza = null;
		if(orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new BJCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")){
			pizza = new BJPepperPizza();
		}
		return pizza;
	}
}

package com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.order;
import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.LDCheesePizza;
import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.LDPepperPizza;
import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.Pizza;
public class LDFactory implements AbsFactory {
	@Override
	public Pizza createPizza(String orderType) {
		System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
		Pizza pizza = null;
		if (orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new LDCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")) {
			pizza = new LDPepperPizza();
		}
		return pizza;
	}
}

//OrderPizza.java
package com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.Pizza;
public class OrderPizza {
	AbsFactory factory;
	// 构造器
	public OrderPizza(AbsFactory factory) {
		setFactory(factory);
	}
	private void setFactory(AbsFactory factory) {
		Pizza pizza = null;
		String orderType = ""; // 用户输入
		this.factory = factory;
		do {
			orderType = getType();
			// factory 可能是北京的工厂子类，也可能是伦敦的工厂子类
			pizza = factory.createPizza(orderType);
			if (pizza != null) { // 订购 ok
				pizza.prepare();
				pizza.bake();
				pizza.cut();
				pizza.box();
			} else {
				System.out.println("订购失败");
			break;
		}
	} while (true);
}
	// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
	private String getType() {
		try {
			BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			System.out.println("input pizza 种类:");
			String str = strin.readLine();
			return str;
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
			return "";
		}
	}
}

4. 工厂模式在 JDK-Calendar 应用的源码分析

  1. JDK 中的 Calendar(日历类) 类中，就使用了简单工厂模式
  2. 源码分析+Debug 源码+说明

【大话设计模式】工厂模式(三种工厂模式代码案例分析)

package com.atguigu.jdk;
import java.util.Calendar;
public class Factory {
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		// getInstance 是 Calendar 静态方法
		Calendar cal = Calendar.getInstance();
		// 注意月份下标从 0 开始，所以取月份要+1
		System.out.println("年:" + cal.get(Calendar.YEAR));
		System.out.println("月:" + (cal.get(Calendar.MONTH) + 1));
		System.out.println("日:" + cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
		System.out.println("时:" + cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY));
		System.out.println("分:" + cal.get(Calendar.MINUTE));
		System.out.println("秒:" + cal.get(Calendar.SECOND));
	}
}

//Calendar.java
public static Calendar getInstance(){
	return createCalendar(TimeZone.getDefault(), Locale.getDefault(Locale.Category.FORMAT));
}

private static Calendar createCalendar(TimeZone zone,Locale aLocale) //根据 TimeZone zone, locale 创建对应的实例
{
	CalendarProvider provider = LocaleProviderAdapter.getAdapter(CalendarProvider.class, aLocale)
	.getCalendarProvider();
	if (provider != null) {
		try {
			return provider.getInstance(zone, aLocale);
		} catch (IllegalArgumentException iae) {
		// fall back to the default instantiation
		}
	}
	Calendar cal = null;
	if (aLocale.hasExtensions()) {
		String caltype = aLocale.getUnicodeLocaleType("ca");
		if (caltype != null) {
			switch (caltype) {
				case "buddhist":
					cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
					break;
				case "japanese":
					cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
					break;
				case "gregory":
					cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
					break;
			}
		}
	}
	if (cal == null) {
		// If no known calendar type is explicitly specified, 
		// perform the traditional way to create a Calendar:
		// create a BuddhistCalendar for th_TH locale, 
		// a JapaneseImperialCalendar for ja_JP_JP locale, or
		// a GregorianCalendar for any other locales. 
		// NOTE: The language, country and variant strings are interned. 	
		if (aLocale.getLanguage() == "th" && aLocale.getCountry() == "TH") {
			cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
		} 
		else if (aLocale.getVariant() == "JP" && aLocale.getLanguage() == "ja" && aLocale.getCountry() == "JP") {
			cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
		} else {
			cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
		}
	}
	return cal;
}

5. 工厂模式小结

  1. 工厂模式的意义
    将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性。
  2. 三种工厂模式 (简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式)
  3. 设计模式的依赖抽象原则
  • 创建对象实例时，不要直接 new 类, 而是把这个 new 类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的引用。
  • 不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现 interface(接口)
  • 不要覆盖基类中已经实现的方法。

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相关标签： # 设计模式学习

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