【设计模式笔记10】：简单工厂模式示例 - 详解

文章目录

• • • 简单工厂模式示例
    • • 示例1：电视机工厂
      • 示例2：图表库工厂
    • 在JDK中的应用：`java.util.Calendar`

简单工厂模式示例

示例1：电视机工厂

接续上一节的电视机场景，我们来看一个完整的代码实现。

• 代码实现:

  // 角色1: 抽象产品 (Product)
  // 定义电视机的通用行为：播放
  interface Product {
  public void play();
  }
  // 角色2: 具体产品A (ConcreteProductA)
  // 海尔电视机
  class ConcreteProductA implements Product {
  @Override
  public void play() {
  System.out.println("海尔电视机播放中......");
  }
  }
  // 角色2: 具体产品B (ConcreteProductB)
  // 海信电视机
  class ConcreteProductB implements Product {
  @Override
  public void play() {
  System.out.println("海信电视机播放中......");
  }
  }
  // 角色3: 工厂类 (Factory)
  class Factory {
  // 提供生产产品的静态方法
  public static Product produce(String brand) throws Exception {
  if (brand.equalsIgnoreCase("Haier")) {
  System.out.println("电视机工厂生产海尔电视机！");
  return new ConcreteProductA();
  } else if (brand.equalsIgnoreCase("Hisense")) {
  System.out.println("电视机工厂生产海信电视机！");
  return new ConcreteProductB();
  } else {
  // 对于无法生产的品牌，抛出异常
  throw new Exception("对不起，暂不能生产该品牌电视机！");
  }
  }
  }

• 客户端调用:

  // 测试类 (客户端)
  public class SimpleFactory {
  public static void main(String[] args) {
  try {
  // 客户端向工厂请求产品，只需要提供品牌名
  Product tv = Factory.produce("Haier");
  // 客户端直接使用产品，无需关心其具体类型和创建过程
  tv.play();
  // 更换品牌也只需修改参数
  // Product tv2 = Factory.produce("Hisense");
  // tv2.play();
  } catch (Exception e) {
  System.out.println(e.getMessage());
  }
  }
  }

• 运行效果:

  电视机工厂生产海尔电视机！
  海尔电视机播放中......

示例2：图表库工厂

• 背景需求:

  • Sunny软件公司要开发一套图表库，提供柱状图、饼状图、折线图等不同外观的图表。
  • 设计目标是为应用系统开发者提供一套灵活易用的图表库，并且可以较为方便地对图表库进行扩展，以便将来增加新类型的图表。

• 初始设计 (反面教材):

  • 最初，可能将所有图表的创建和显示逻辑都耦合在一个Chart类中。

  // 违反单一职责和开闭原则的设计
  public class Chart {
  private String type; // 图表类型
  // 构造函数中根据类型进行不同的初始化
  public Chart(Object[][] data, String type) {
  this.type = type;
  if (type.equalsIgnoreCase("histogram")) {
  // 初始化柱状图
  } else if (type.equalsIgnoreCase("pie")) {
  // 初始化饼状图
  } else if (type.equalsIgnoreCase("line")) {
  // 初始化折线图
  }
  }
  // 显示方法中根据类型进行不同的显示
  public void display() {
  if (this.type.equalsIgnoreCase("histogram")) {
  // 显示柱状图
  } else if (this.type.equalsIgnoreCase("pie")) {
  // 显示饼状图
  } else if (this.type.equalsIgnoreCase("line")) {
  // 显示折线图
  }
  }
  }

  • 问题分析: 这个Chart类职责过重，既负责创建（初始化）又负责显示。而且，每当需要增加一种新的图表类型时，都必须修改这个类的构造函数和display方法，违反了开闭原则。

• 使用简单工厂模式重构:

  • 模式角色分析:
    • 抽象产品 (Product): Chart 接口，定义所有图表都必须具备的 display() 方法。
    • 具体产品 (ConcreteProduct): HistogramChart, PieChart, LineChart 等类，分别实现Chart接口，负责各自图表的具体显示逻辑。
    • 工厂 (Factory): ChartFactory 类，提供一个静态方法 getChart(String type)，根据传入的类型字符串创建并返回具体的图表对象。

• 重构后代码实现:

  // 抽象产品：Chart接口
  public interface Chart {
  public void display();
  }
  // 具体产品：HistogramChart, PieChart, LineChart 类（代码略，各自实现display方法）
  // 工厂类：ChartFactory
  public class ChartFactory {
  // 静态工厂方法
  public static Chart getChart(String type) {
  Chart chart = null;
  if (type.equalsIgnoreCase("histogram")) {
  chart = new HistogramChart();
  System.out.println("初始化设置柱状图！");
  } else if (type.equalsIgnoreCase("pie")) {
  chart = new PieChart();
  System.out.println("初始化设置饼状图！");
  } else if (type.equalsIgnoreCase("line")) {
  chart = new LineChart();
  System.out.println("初始化设置折线图！");
  }
  return chart;
  }
  }

• 客户端调用:

  class Client {
  public static void main(String[] args) {
  Chart chart;
  // 客户端通过工厂获取实例，实现了创建和使用的分离
  chart = ChartFactory.getChart("line");
  chart.display(); // 调用产品的功能
  }
  }

• 运行效果:

  初始化设置折线图！
  显示折线图！

在JDK中的应用：java.util.Calendar

简单工厂模式（静态工厂方法）在Java的JDK源码中也有广泛应用。一个典型的例子就是java.util.Calendar类。

• 源码分析:

  • 我们获取Calendar实例时，并不是通过new Calendar()（Calendar是抽象类，无法直接new），而是通过调用它的静态方法 Calendar.getInstance()。

  import java.util.Calendar;
  public class Factory {
  public static void main(String[] args) {
  // getInstance() 就是一个静态工厂方法
  Calendar cal = Calendar.getInstance();
  System.out.println("年: " + cal.get(Calendar.YEAR));
  // 月份从0开始，需要+1
  System.out.println("月: " + (cal.get(Calendar.MONTH) + 1));
  System.out.println("日: " + cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
  }
  }

• 内部机制:

  • getInstance() 方法会根据系统当前的区域设置（Locale）和时区（TimeZone）等信息，在内部决定具体创建并返回哪一个Calendar的子类实例（例如，在大多数情况下是GregorianCalendar）。
  • 这样，客户端代码完全不需要关心底层具体使用的是哪种日历实现，只需要与Calendar这个抽象类进行交互即可。这极大地提高了代码的灵活性和可维护性。