4 Factory Pattern（工廠(chǎng)模式）
前言：工廠(chǎng)模式是為了解決new的問(wèn)題
案例分析：
REQ1：Vander作為pizza店的老板，具有一整套制作pizza的流程，準(zhǔn)備食材、烘焙、切片、包裝，隨著pizza種類(lèi)的漸漸增加，設(shè)計(jì)如下：
public class PizzaStore {
public Pizza pizza;
public Pizza orderPizza(String type) {
Pizza pizza = new Pizza();
if(type.equals("cheese")) {
pizza = new CheesePizza();
} else if(type.equals("greek")) {
pizza = new GreekPizza();
} else if(type.equals("pepperoni")) {
pizza = new Pepperoni();
}
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
return pizza;
}
}
分析：隨著pizza店的發(fā)展，后期發(fā)現(xiàn)要制作越來(lái)越多的pizza，而且種類(lèi)也是超級(jí)多，多達(dá)幾十種pizza，而且有些舊類(lèi)型的pizza，幾乎沒(méi)人點(diǎn)，greek和pepperoni pizza就從菜單上撤離了，而增加了FruitsPizza、HawaiiPizza、DurianPizza，所以上面orderPizza()方法就會(huì)頻繁地改動(dòng)，經(jīng)常改動(dòng)導(dǎo)致pizza店的訂單系統(tǒng)經(jīng)常處在維護(hù)狀態(tài)，這非常不利于接單，很明顯，實(shí)例化某些具體類(lèi)，將使得orderPizza()方法出問(wèn)題，而且這違反了“開(kāi)放-關(guān)閉原則”，這個(gè)方法就無(wú)法對(duì)修改關(guān)閉了；但是現(xiàn)在已經(jīng)知道哪些是會(huì)改變的，哪些是不會(huì)改變的部分，接下來(lái)用封裝來(lái)解決上面的問(wèn)題。
解決方法1：Vander 又開(kāi)始改進(jìn)設(shè)計(jì)了
將創(chuàng)建pizza的代碼封裝起來(lái)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)對(duì)象中，然后orderPizza()方法專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)pizza的制作工作。new pizza這件事專(zhuān)門(mén)交給其他類(lèi)去負(fù)責(zé)。
重新修改PizzaStore的代碼：
public class PizzaStore {
public SimplePizzaFactory simplePizzaFactory;
public PizzaStore(SimplePizzaFactory simplePizzaFactory) {
this.simplePizzaFactory = simplePizzaFactory;
}
public Pizza orderPizza(String type) {
Pizza pizza = simplePizzaFactory.producePizza(type);
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
return pizza;
}
}
簡(jiǎn)單工廠(chǎng)的代碼：
public class SimplePizzaFactory {
public Pizza producePizza(String type) {
Pizza pizza = new Pizza();
if(type.equals("cheese")) {
pizza = new CheesePizza();
} else if(type.equals("greek")) {
pizza = new GreekPizza();
} else if(type.equals("pepperoni")) {
pizza = new Pepperoni();
}
return pizza;
}
}
現(xiàn)在相當(dāng)于，每次修改SimplePizzaFactory的代碼的時(shí)候，可以暫時(shí)不對(duì)線(xiàn)上的版本進(jìn)行影響，修改完SimplePizzaFactory之后再替換掉線(xiàn)上的SimplePizzaFactory就OK了。而orderPizza()方法相當(dāng)于變成了SimplePizzaFactory的使用者，它使用pizza工廠(chǎng)來(lái)完成pizza的new操作。
下面定義簡(jiǎn)單工廠(chǎng)，實(shí)際上簡(jiǎn)單工廠(chǎng)不算做一個(gè)設(shè)計(jì)模式，更多地是一種編程習(xí)慣，我們會(huì)經(jīng)常用到它，所以也是非常重要的。
REQ2：Vander的Pizza店名氣非常大，吸引了很多大腕來(lái)加盟，但是由于區(qū)域的差異，每個(gè)加盟店都可能需要作出不同風(fēng)格的pizza，例如四川的希望水果Pizza里面有辣椒，廣東的則希望水果Pizza里面多一點(diǎn)菠蘿，這受到了開(kāi)店地區(qū)當(dāng)?shù)厝丝谖兜挠绊憽?br>
首先要完成加盟店，所以PizzaStore的SimpleFactory就成了一些地區(qū)PizzaFactory，如GuangDongPizzaFactory、SiChuanPizzaFactory。然后他們各自使用各自的Pizza類(lèi)，例如廣東的創(chuàng)造廣東類(lèi)型的Pizza-GDPizza；四川的創(chuàng)作自己類(lèi)型的Pizza-SCPizza，然后他們各自再覆蓋原來(lái)的pizza里面的prepare、bake、cut、box等方法，他們自創(chuàng)了自己的流程，而且box的時(shí)候還用了別的商家的盒子，這完全就是打著Vander Pizza店的牌子在亂搞嘛。
問(wèn)題來(lái)了，怎樣才能加強(qiáng)質(zhì)量把控，又不失彈性，讓這些地區(qū)Pizza店可以依照自己的口味去。
解決方法2：工廠(chǎng)方法模式
Vander思前想后就是想不到合適的辦法，這時(shí)候他只能去請(qǐng)教Panda大師，Panda大師說(shuō)這個(gè)可以用工廠(chǎng)方法解決，首先要給加盟Pizza點(diǎn)使用框架，先從PizzaStore開(kāi)始改造：
由于想控制加盟店制作Pizza類(lèi)中的bake、cut、box，不能讓這些加盟店隨便亂弄，也不能讓它們使用別的公司的包裝，需要把控整個(gè)制作過(guò)程，把PizzaStore的producePizza方法設(shè)為抽象類(lèi)，讓GDPizzaStore和SCPizzaStore去繼承，它們?cè)谏a(chǎn)完P(guān)izza之后只能調(diào)用父類(lèi)的orderPizza方法，繼續(xù)完成準(zhǔn)備、烘焙、切片、包裝。讓我們來(lái)看看現(xiàn)在的改造吧：
public abstract class PizzaStore {
public final Pizza orderPizza(String type) {
Pizza pizza = producePizza(type);
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
return pizza;
}
protected abstract Pizza producePizza(String type);
}
public abstract class Pizza {
protected String name;
//面團(tuán)類(lèi)型
protected String dough;
//醬料
protected String sauce;
//佐料
protected ArrayList<String> toppings = new ArrayList<String>(10);
public void prepare() {
System.out.println("Preparing " + name);
System.out.println(" Tossing dough ...");
System.out.println(" Adding sauce ...");
System.out.println(" Adding toppings: ");
for(int i=0; i<toppings.size(); i++) {
System.out.println(" " + toppings.get(i));
}
}
public void bake() {
System.out.println("Bake for 25 mins at 350℃");
}
public void cut() {
System.out.println("Cutting the pizza into diagonal slices");
}
public void box() {
System.out.println("Boxing the pizza");
}
public String getName() {
return name;
}
}
public class GDStyleFruitsPizza extends Pizza {
public GDStyleFruitsPizza() {
name = "GuangDong Style Fruits Pizza";
dough = "Thin Crust Dough";
sauce = "Marinara Sauce";
toppings.add("GuangDong Delicious Cheese");
toppings.add("GuangDong Pipeapple");
}
}
public class SCStyleFruitsPizza extends Pizza {
public SCStyleFruitsPizza() {
name = "SiChuan Style Fruits Pizza";
dough = "Thick Crust Dough";
sauce = "Marinara Sauce";
toppings.add("SiChuan Delicious Cheese");
toppings.add("SiChuan Pepper");
}
}
public class GDPizzaStore extends PizzaStore {
@Override
public Pizza producePizza(String type) {
Pizza pizza = null;
if(type.equals("cheese")) {
pizza = new GDStyleCheesePizza();
} else if(type.equals("fruits")) {
pizza = new GDStyleFruitsPizza();
} else if(type.equals("durian")) {
pizza = new GDStyleDurianPizza();
} else if(type.equals("Hawaii")) {
pizza = new GDStyleHawaiiPizza();
}
return pizza;
}
}
public class SCPizzaStore extends PizzaStore {
@Override
public Pizza producePizza(String type) {
Pizza pizza = null;
if(type.equals("cheese")) {
pizza = new SCStyleCheesePizza();
} else if(type.equals("fruits")) {
pizza = new SCStyleFruitsPizza();
} else if(type.equals("durian")) {
pizza = new SCStyleDurianPizza();
} else if(type.equals("Hawaii")) {
pizza = new SCStyleHawaiiPizza();
}
return pizza;
}
}
說(shuō)明：工廠(chǎng)方法用來(lái)處理對(duì)象的創(chuàng)建，并將這樣的行為封裝在子類(lèi)中，這樣客戶(hù)程序中關(guān)于超類(lèi)的代碼就和子類(lèi)對(duì)象創(chuàng)建代碼解耦了。也就是說(shuō)不管以后有多少加盟店，父類(lèi)PizzaStore都不會(huì)去改變了，任由子類(lèi)PizzaStore天翻地覆，PizzaStore都以不變應(yīng)萬(wàn)變。工廠(chǎng)方法模式通過(guò)讓子類(lèi)決定該創(chuàng)建的對(duì)象是什么，來(lái)達(dá)到將對(duì)象創(chuàng)建的過(guò)程封裝的目的。
Vander就納悶了，我之前用的簡(jiǎn)單工廠(chǎng)難道不能實(shí)現(xiàn)嗎，然后Vander就想Panda大師這么干到底有什么優(yōu)勢(shì)，接著Vander發(fā)現(xiàn)他也能給像Panda那樣做到把控整個(gè)控制過(guò)程。實(shí)際上關(guān)鍵的代碼就是將PizzaStore的orderPizza()方法寫(xiě)成final，讓子類(lèi)加盟店都無(wú)法修改整個(gè)制作過(guò)程，接著讓Pizza類(lèi)的box()方法也寫(xiě)成final，這樣子子類(lèi)Pizza就無(wú)法使用別的商家的包裝了。接著Vander給出了他的實(shí)現(xiàn)。
以下是主要的代碼：
public class GDPizzaStore extends PizzaStore {
public SimplePizzaFactory simplePizzaFactory;
public GDPizzaStore(SimplePizzaFactory simplePizzaFactory) {
super(simplePizzaFactory);
}
}
public class GDPizzaFactory extends SimplePizzaFactory{
public Pizza producePizza(String type) {
Pizza pizza = null;
if(type.equals("cheese")) {
pizza = new GDStyleCheesePizza();
} else if(type.equals("fruits")) {
pizza = new GDStyleFruitsPizza();
} else if(type.equals("durian")) {
pizza = new GDStyleDurianPizza();
} else if(type.equals("Hawaii")) {
pizza = new GDStyleHawaiiPizza();
}
return pizza;
}
}
public class PizzaStore {
public SimplePizzaFactory simplePizzaFactory;
public PizzaStore(SimplePizzaFactory simplePizzaFactory) {
this.simplePizzaFactory = simplePizzaFactory;
}
public final Pizza orderPizza(String type) {
Pizza pizza = simplePizzaFactory.producePizza(type);
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
return pizza;
}
}
public abstract class SimplePizzaFactory {
public abstract Pizza producePizza(String type);
}
說(shuō)明：從代碼上看來(lái)，其實(shí)確實(shí)跟工廠(chǎng)方法模式差不多，只是把producePizza方法放到了簡(jiǎn)單工廠(chǎng)而已，但是這么操作最后在運(yùn)行的時(shí)候，必須要實(shí)例化相應(yīng)的工廠(chǎng)，例如GDPizzaStore需要傳入GDPizzaFactory，則需要實(shí)例化GDPizzaFactory，并且還不能傳錯(cuò)，傳錯(cuò)了就會(huì)導(dǎo)致最后廣東的Pizza店賣(mài)的確是其它工廠(chǎng)造出來(lái)的Pizza。
下面比對(duì)一下工廠(chǎng)方法模式和簡(jiǎn)單工廠(chǎng)是怎么造出Pizza的。
簡(jiǎn)單工廠(chǎng)的制作Pizza方法：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
GDPizzaFactory gdFactory = new GDPizzaFactory();
GDPizzaStore gdPizzaStore = new GDPizzaStore(gdFactory);
gdPizzaStore.orderPizza("fruits");
SCPizzaFactory scFactory = new SCPizzaFactory();
SCPizzaStore scPizzaStore = new SCPizzaStore(scFactory);
scPizzaStore.orderPizza("fruits");
}
}
工廠(chǎng)方法的制作Pizza方法：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
GDPizzaStore gdPizzaStore = new GDPizzaStore();
Pizza gdFruitsPizza1 = gdPizzaStore.orderPizza("fruits");
SCPizzaStore scPizzaStore = new SCPizzaStore();
Pizza scfruitsPizza2 = scPizzaStore.orderPizza("fruits");
}
}
最后Vander發(fā)現(xiàn)原來(lái)他的方法需要先實(shí)例化GDPizzaFactory，然后將Factory作為參數(shù)放進(jìn)GDPizzaStore里面，Vander就想，既然都是GDPizzaFactory對(duì)應(yīng)GDPizzaStore，SCPizzaFactory對(duì)應(yīng)SCPizzaStore，那我直接在GDPizzaStore里面實(shí)例化GDPizzaFactory，SCPizzaStore里面實(shí)例化SCPizzaFactory不就好了。接著又進(jìn)行了一輪改造：
public class GDPizzaStore extends PizzaStore {
public GDPizzaStore() {
simplePizzaFactory = new GDPizzaFactory();
}
}
public class PizzaStore {
protected SimplePizzaFactory simplePizzaFactory;
public final Pizza orderPizza(String type) {
Pizza pizza = simplePizzaFactory.producePizza(type);
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
return pizza;
}
}
說(shuō)明：最后雖然在運(yùn)行時(shí)的調(diào)用是一樣的，但是這里相當(dāng)于直接讓GDPizzaStore和GDPizzaFactory直接綁定在一起了，也增加了代碼的耦合度。而且每次多開(kāi)一個(gè)加盟店，都需要實(shí)現(xiàn)PizzaStore和PizzaFactory多一次，確實(shí)也沒(méi)多大必要。
REQ3：由于Pizza大家已經(jīng)吃膩了，所以Vander為了招來(lái)更多的客戶(hù)，想擴(kuò)展菜單了，現(xiàn)在不只是賣(mài)Pizza了，現(xiàn)在Pizza店學(xué)習(xí)必勝客的方式，還賣(mài)雞翅、漢堡并且還出售各種獨(dú)家飲料。那么怎么擴(kuò)展接口呢？在PizzaStore基類(lèi)中繼續(xù)添加produceFiredChicken()、produceBurger()、produceBeverage()，這么做的后果就是所有的加盟店都得跟著做改變，但是有些加盟店P(guān)izza生意做得火熱，覺(jué)得根本沒(méi)必要添加這么多種類(lèi)進(jìn)去。這時(shí)候Vander想到了他之前實(shí)現(xiàn)的SimpleFactory2，就是將簡(jiǎn)單工廠(chǎng)編程“抽象工廠(chǎng)”，讓子類(lèi)工廠(chǎng)去完成產(chǎn)品的創(chuàng)建，這樣做的好處就是加盟店的PizzaStore都可以不用動(dòng)，而且把這些食物的創(chuàng)建都放到了一個(gè)大工廠(chǎng)去做這么一件事情了。
下面是Vander的設(shè)計(jì)：
這個(gè)設(shè)計(jì)圖看起來(lái)有一定的復(fù)雜度，但是其實(shí)就是在SimpleFactory2上的PizzaFactory改為了FoodFactory添加了幾個(gè)生產(chǎn)其他產(chǎn)品的方法，本來(lái)只有一個(gè)Pizza的抽象類(lèi)，現(xiàn)在多了Beverage、Burger、FiredChicken這幾個(gè)抽象類(lèi)，相當(dāng)于現(xiàn)在FoodFactory是一個(gè)大工廠(chǎng)來(lái)生產(chǎn)各種各樣的產(chǎn)品。可能你會(huì)發(fā)現(xiàn)這FoodFactory里面實(shí)際上不就是工廠(chǎng)方法模式嘛，沒(méi)錯(cuò)！就是這樣相當(dāng)于FoodFactory里面生產(chǎn)各種各樣的食物，但是生產(chǎn)的食物是什么樣的Pizza、什么樣的炸雞，都是由子類(lèi)做決定的。
實(shí)際上SimpleFactory2已經(jīng)不算是簡(jiǎn)單工廠(chǎng)了，簡(jiǎn)單工廠(chǎng)應(yīng)該是更單純一點(diǎn)的，通過(guò)一個(gè)含參的方法來(lái)實(shí)例化產(chǎn)品類(lèi)。SimpleFactory2經(jīng)過(guò)改進(jìn)之后已經(jīng)成為了抽象工廠(chǎng)模式了。
抽象工廠(chǎng)允許客戶(hù)使用抽象的接口來(lái)創(chuàng)建一組相關(guān)的產(chǎn)品，而不需要知道實(shí)際產(chǎn)出的具體產(chǎn)品是什么，這樣一來(lái)，客戶(hù)就從具體的產(chǎn)品中被解耦了。上面這段話(huà)通俗地說(shuō)，就是像子類(lèi)工廠(chǎng)完成Pizza的創(chuàng)建，然后PizzaStore在orderPizza()方法中直接是拿基類(lèi)Pizza類(lèi)來(lái)進(jìn)行prepare、bake、cut、box等操作，而不用理會(huì)是哪種口味哪個(gè)區(qū)域的Pizza。從而達(dá)到了PizzaStore與具體的Pizza類(lèi)的解耦。
下面我們梳理一下整個(gè)過(guò)程，首先剛開(kāi)始PizzaStore依賴(lài)于具體的Pizza類(lèi)，如下圖所示：
而且隨著Pizza類(lèi)型的增加，依賴(lài)將會(huì)越來(lái)越多，代碼里面減少具體的類(lèi)的依賴(lài)是必須要做的，接下來(lái)我們看看我們后面的實(shí)現(xiàn)：
這樣就依賴(lài)抽象的類(lèi)Pizza。（遵循了依賴(lài)抽象而不是具體的類(lèi)的原則）
我們發(fā)現(xiàn)高層組件（PiizaStore）和底層組件（具體的Piizza子類(lèi)）都依賴(lài)于Pizza的抽象類(lèi)。我們一般進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先設(shè)計(jì)PizzaStore，PizzaStore要能生產(chǎn)出很多具體的不同類(lèi)型的Pizza，其實(shí)這時(shí)候你可以倒過(guò)來(lái)想，從具體的Pizza想起，發(fā)現(xiàn)應(yīng)該先抽象出一個(gè)Pizza基類(lèi)，然后這個(gè)Pizza基類(lèi)直接給PizzaStore用，然后就發(fā)現(xiàn)這個(gè)抽象的Pizza基類(lèi)就像橋梁一樣連接著PizzaStore和具體的Pizza類(lèi)。這里面就包含了“依賴(lài)倒置原則”，即在從上往下的設(shè)計(jì)的同時(shí)，不妨先想想能不能從下往上。
下面有三個(gè)指導(dǎo)方針來(lái)避免違反“依賴(lài)倒置原則”：
1、變量不可以持有具體類(lèi)的引用。（如果需要用new，用工廠(chǎng)代替）
2、不要讓類(lèi)派生自具體類(lèi)。（如果派生具體類(lèi)了，你就會(huì)依賴(lài)具體類(lèi)，請(qǐng)派生一個(gè)抽象）
3、不要覆蓋基類(lèi)中已實(shí)現(xiàn)的方法（基類(lèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，說(shuō)明具有通用性，否則請(qǐng)?jiān)O(shè)為抽象）
最后的最后，我們又來(lái)總結(jié)我們現(xiàn)在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)模式武器。
面向?qū)ο蠡A(chǔ)
抽象、封裝、多態(tài)、繼承
六大原則
設(shè)計(jì)原則一：封裝變化
設(shè)計(jì)原則二：針對(duì)接口編程，不針對(duì)實(shí)現(xiàn)編程。
設(shè)計(jì)原則三：多用組合，少用繼承。
設(shè)計(jì)原則四：為交互對(duì)象之間的松耦合設(shè)計(jì)而努力。
設(shè)計(jì)原則五：對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放，對(duì)修改關(guān)閉。
設(shè)計(jì)原則六：依賴(lài)抽象，不要依賴(lài)于具體的類(lèi) 。
模式
工廠(chǎng)方法模式：定義了一個(gè)創(chuàng)建對(duì)象的接口，但由子類(lèi)決定要實(shí)例化的類(lèi)是哪一個(gè)。工廠(chǎng)方法讓類(lèi)把實(shí)例化推遲到子類(lèi)。
抽象工廠(chǎng)模式：提供一個(gè)接口，用于創(chuàng)建相關(guān)對(duì)象或者是依賴(lài)對(duì)象的家族，而不需要明確指定具體的類(lèi)（說(shuō)白了就是一系列同類(lèi)型的工廠(chǎng)方法集合）。
