设计模式之创建类模式——工厂方法模式

工厂方法模式使用的频率非常高,在我们日常的开发中总能见到它的身影。

 

定义:

定义一个用于创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

 

通用类图:

image

 

通用源码:

/**
 * 抽象产品类
 * @author Administrator
 *
 */
public abstract class Product {

    // 产品类的公共方法
    public void method1() {
        // 业务处理逻辑
    }
    
    // 抽象方法
    public abstract void method2();
    
}

 

/**
 * 具体产品类1
 * @author Administrator
 *
 */
public class ConcreteProduct1 extends Product {

    @Override
    public void method2() {
        // 业务逻辑处理
    }

}

 

/**
 * 具体产品类2
 * @author Administrator
 *
 */
public class ConcreteProduct2 extends Product {

    @Override
    public void method2() {
        // 业务逻辑处理
    }

}

 

/**
 * 抽象工厂类
 * @author Administrator
 *
 */
public abstract class Creator {

    /**
     * 创建一个产品对象,其输入参数类型可以自行设置
     * 通常为String、Enum、Class等,当然也可以为空
     * @param <T>
     * @param c
     * @return
     */
    public abstract <T extends Product> T createProduct(Class<T> c);
    
}

 

/**
 * 具体工厂类
 * 
 * @author Administrator
 * 
 */
public class ConcreteCreator extends Creator {

    @Override
    public <T extends Product> T createProduct(Class<T> c) {
        Product product = null;
        try {
            product = (Product) Class.forName(c.getName()).newInstance();
        } catch (InstantiationException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        return (T) product;
    }

}

 

/**
 * 场景类
 * 
 * @author Administrator
 * 
 */
public class Client {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        Creator creator = new ConcreteCreator();
        Product product = creator.createProduct(ConcreteProduct1.class);
        /*
         * 继续业务处理
         */
        product.method1();
    }

}

 

工厂方法模式的优点:

  1. 良好的封装性,代码结构清晰。一个对象创建是有条件约束的,如一个调用者需要一个具体的产品对象,只要知道这个产品的类名(或约束字符串)就可以了,不用知道创建对象的艰辛过程,降低模块间的耦合。
  2. 工厂方法模式的扩展性非常优秀。在增加产品类的情况下,只要适当地修改具体的工厂类或扩展一个工厂类,就可以完成“拥抱变化”。
  3. 屏蔽产品类。这一点非常重要,产品类的实现如何变化,调用者都不需要关系,它只需要关心产品的接口,只要接口保持不变,系统中的上层模块就不要发生变化。因为产品类的实例化工作是由工厂类负责的,一个产品对象具体由哪一个产品生成是由工厂类决定的。
  4. 工厂方法模式是典型的解耦框架。高层模块只需要知道产品的抽象类,其他的实现类都不用关心,符合迪米特法则,我不需要的就不要去交流;也符合依赖倒置原则,只依赖产品类的抽象;当然也符合里氏替换原则,使用产品子类替换父类也没问题。

 

工厂方法模式的使用场景:

  1. 工厂方法模式是new一个对象的替代品,所以在所有需要生成对象的地方都可以使用,到那时需要慎重考虑是否要增加一个工厂类进行管理,增加代码的复杂度。
  2. 需要灵活的、可扩展的框架时,可以考虑采用工厂方法模式。
  3. 工厂方法模式可以用在异构项目中。
  4. 可以使用在测试驱动开发的框架下。

 

工厂方法模式的扩展:

 

  • 缩小为简单工厂模式

简单工厂模式(Simple Factory Pattern),也叫做静态工厂模式。在实际项目中,采用该方法的案例还是比较多的,其缺点是工厂类的扩展比较困难,不符合开闭原则,但它仍然是一个非常实用的设计模式。

类图:

image

 

通用代码:

/**
 * 抽象产品类
 * @author Administrator
 *
 */
public abstract class Product {

    // 产品类的公共方法
    public void method1() {
        // 业务处理逻辑
    }
    
    // 抽象方法
    public abstract void method2();
    
}

 

/**
 * 具体产品类1
 * @author Administrator
 *
 */
public class ConcreteProduct1 extends Product {

    @Override
    public void method2() {
        // 业务逻辑处理
    }

}

 

/**
 * 具体产品类2
 * @author Administrator
 *
 */
public class ConcreteProduct2 extends Product {

    @Override
    public void method2() {
        // 业务逻辑处理
    }

}

 

/**
 * 简单工厂模式中的工厂类
 * @author Administrator
 *
 */
public class SimpleFactory {

    public static <T extends Product> T createProduct(Class<T> c) {
        Product product = null;
        
        try {
            product = (Product)Class.forName(c.getName()).newInstance();
        } catch (InstantiationException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        
        return (T) product;
    }
    
}

 

/**
 * 场景类
 * 
 * @author Administrator
 * 
 */
public class Client {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        Product product = SimpleFactory.createProduct(ConcreteProduct1.class);
        /*
         * 继续业务处理
         */
        product.method1();
    }

}

 

  • 升级为多个工厂类

多工厂模式中,每一个产品类都对应一个创建类,好处就是创建类的职责清晰,而且结构简单,但是给可扩展性和可维护性带来了一定的影响。为什么这么说呢?如果要扩展一个产品类,就需要建立一个相应的工厂类,这样就增加了扩展的难度。因为工厂类和产品类的数量相同,维护时需要考虑两个对象之间的关系。

当然,在复杂的应用中一般采用多工厂的方法,然后在增加一个协调类,避免调用者与各个子工厂交流,协调类的作用是封装子工厂类,对高层模块提供统一的访问接口。

 

类图:

image

 

通用代码:

/**
 * 抽象产品类
 * @author Administrator
 *
 */
public abstract class Product {

    // 产品类的公共方法
    public void method1() {
        // 业务处理逻辑
    }
    
    // 抽象方法
    public abstract void method2();
    
}

 

/**
 * 具体产品类1
 * @author Administrator
 *
 */
public class ConcreteProduct1 extends Product {

    @Override
    public void method2() {
        // 业务逻辑处理
    }

}

 

/**
 * 具体产品类2
 * @author Administrator
 *
 */
public class ConcreteProduct2 extends Product {

    @Override
    public void method2() {
        // 业务逻辑处理
    }

}

 

/**
 * 多工厂模式的抽象工厂类
 * 
 * @author Administrator
 * 
 */
public abstract class AbstractProductFactory {

    public abstract Product createProduct();
}

 

/**
 * 创建Product1的具体工厂类
 * @author Administrator
 *
 */
public class Product1Factory extends AbstractProductFactory {

    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProduct1();
    }

}

 

/**
 * 创建Product2的具体工厂类
 * @author Administrator
 *
 */
public class Product2Factory extends AbstractProductFactory {

    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProduct2();
    }

}

 

/**
 * 场景类
 * 
 * @author Administrator
 * 
 */
public class Client {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        AbstractProductFactory productFactory = new Product1Factory();
        Product product = productFactory.createProduct();
        /*
         * 继续业务处理
         */
        product.method1();
    }

}

 

  • 替代单例模式

通过反射方式创建,获得类构造器,然后设计访问权限,生成一个对象,然后提供外部访问,保证内存中的对象唯一。

通过工厂方法模式创建了一个单例对象,在一个项目中可以产生一个单例构造器,所有需要产生单例的类都遵循一定的规则(构造方法是private),然后通过扩展该框架,只要输入一个类型就可以获得唯一的一个实例。

 

类图:

image

 

通用代码:

/**
 * 负责生成单例的工厂类
 * 
 * @author Administrator
 * 
 */
public class SingletonFactory {

    private static Singleton singleton;

    static {
        try {
            Class cl = Class.forName(Singleton.class.getName());
            // 获得无参构造
            Constructor constructor = cl.getDeclaredConstructor();
            // 设置无参构造是可访问的
            constructor.setAccessible(true);
            // 产生一个实例对象
            singleton = (Singleton) constructor.newInstance();
        } catch (Exception e) {
            // 异常处理
        }
    }

    public static Singleton getSingleton() {
        return singleton;
    }

}

 

  • 延迟初始化(Lazy initialization)

一个对象被消费完毕后,并不立即释放,工厂类保持其初始状态,等待再次被使用。延迟初始化是工厂方法模式的一个扩展应用。

 

类图:

image

 

通用代码:

/**
 * 延迟加载的工厂类
 * 
 * @author Administrator
 * 
 */
public class LazyInitFactory {

    private static final Map<String, Product> prMap = new HashMap<String, Product>();

    public static synchronized Product createProduct(String type) throws Exception {
        Product product = null;

        // 如果Map中已经有这个对象
        if (prMap.containsKey(type)) {
            product = prMap.get(type);
        } else {
            if (type.equals("Product1")) {
                product = new ConcreteProduct1();
            } else {
                product = new ConcreteProduct2();
            }
            // 同时把对象放到缓存容器中
            prMap.put(type, product);
        }

        return product;
    }
}

 

延迟加载框架是可以扩展的,例如限制某一个产品类的最大实例化数量,可以通过判断Map中已有对象数量来实现。

延迟加载还可以用在对象初始化比较复杂的情况下,例如硬件访问,涉及多方面的交互,则可以通过延迟加载降低对象的产生和销毁带来的复杂性。

posted @ 2010-08-17 15:51  mbear  阅读(2970)  评论(0编辑  收藏  举报