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工厂方法模式 详解版

发布时间:2022-07-19 11:01 所属栏目:51 来源:互联网
导读:在现实生活中社会分工越来越细,越来越专业化。各种产品有专门的工厂生产,彻底告别了自给自足的小农经济时代,这大大缩短了产品的生产周期,提高了生产效率。同样,在软件开发中能否做到软件对象的生产和使用相分离呢?能否在满足开闭原则的前提下,客户随
  在现实生活中社会分工越来越细,越来越专业化。各种产品有专门的工厂生产,彻底告别了自给自足的小农经济时代,这大大缩短了产品的生产周期,提高了生产效率。同样,在软件开发中能否做到软件对象的生产和使用相分离呢?能否在满足“开闭原则”的前提下,客户随意增删或改变对软件相关对象的使用呢?这就是本节要讨论的问题。
 
  在《简单工厂模式》一节我们介绍了简单工厂模式,提到了简单工厂模式违背了开闭原则,而“工厂方法模式”是对简单工厂模式的进一步抽象化,其好处是可以使系统在不修改原来代码的情况下引进新的产品,即满足开闭原则。
  优点:
  用户只需要知道具体工厂的名称就可得到所要的产品,无须知道产品的具体创建过程。
  灵活性增强,对于新产品的创建,只需多写一个相应的工厂类。
  典型的解耦框架。高层模块只需要知道产品的抽象类,无须关心其他实现类,满足迪米特法则、依赖倒置原则和里氏替换原则。
  缺点:
  类的个数容易过多,增加复杂度
  增加了系统的抽象性和理解难度
  抽象产品只能生产一种产品,此弊端可使用抽象工厂模式解决。
  应用场景:
  客户只知道创建产品的工厂名,而不知道具体的产品名。如 TCL 电视工厂、海信电视工厂等。
  创建对象的任务由多个具体子工厂中的某一个完成,而抽象工厂只提供创建产品的接口。
  客户不关心创建产品的细节,只关心产品的品牌
  模式的结构与实现
  工厂方法模式由抽象工厂、具体工厂、抽象产品和具体产品等4个要素构成。本节来分析其基本结构和实现方法。
  1. 模式的结构
  工厂方法模式的主要角色如下。
  抽象工厂(Abstract Factory):提供了创建产品的接口,调用者通过它访问具体工厂的工厂方法 newProduct() 来创建产品。
  具体工厂(ConcreteFactory):主要是实现抽象工厂中的抽象方法,完成具体产品的创建。
  抽象产品(Product):定义了产品的规范,描述了产品的主要特性和功能。
  具体产品(ConcreteProduct):实现了抽象产品角色所定义的接口,由具体工厂来创建,它同具体工厂之间一一对应。

  2. 模式的实现
  根据写出该模式的代码如下:
  package FactoryMethod;
  public class AbstractFactoryTest {
      public static void main(String[] args) {
          try {
              Product a;
              AbstractFactory af;
              af = (AbstractFactory) ReadXML1.getObject();
              a = af.newProduct();
              a.show();
          } catch (Exception e) {
              System.out.println(e.getMessage());
          }
      }
  }
  //抽象产品:提供了产品的接口
  interface Product {
      public void show();
  }
  //具体产品1:实现抽象产品中的抽象方法
  class ConcreteProduct1 implements Product {
      public void show() {
          System.out.println("具体产品1显示...");
      }
  }
  //具体产品2:实现抽象产品中的抽象方法
  class ConcreteProduct2 implements Product {
      public void show() {
          System.out.println("具体产品2显示...");
      }
  }
  //抽象工厂:提供了厂品的生成方法
  interface AbstractFactory {
      public Product newProduct();
  }
  //具体工厂1:实现了厂品的生成方法
  class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {
      public Product newProduct() {
          System.out.println("具体工厂1生成-->具体产品1...");
          return new ConcreteProduct1();
      }
  }
  //具体工厂2:实现了厂品的生成方法
  class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory {
      public Product newProduct() {
          System.out.println("具体工厂2生成-->具体产品2...");
          return new ConcreteProduct2();
      }
  }
  package FactoryMethod;
  import javax.xml.parsers.*;
  import org.w3c.dom.*;
  import java.io.*;
  class ReadXML1 {
      //该方法用于从XML配置文件中提取具体类类名,并返回一个实例对象
      public static Object getObject() {
          try {
              //创建文档对象
              DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
              DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
              Document doc;
              doc = builder.parse(new File("src/FactoryMethod/config1.xml"));
              //获取包含类名的文本节点
              NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
              Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();
              String cName = "FactoryMethod." + classNode.getNodeValue();
              //System.out.println("新类名:"+cName);
              //通过类名生成实例对象并将其返回
              Class<?> c = Class.forName(cName);
              Object obj = c.newInstance();
              return obj;
          } catch (Exception e) {
              e.printStackTrace();
              return null;
          }
      }
  }
  注意:该程序中用到了 XML 文件,如果想要获取该文件,请点击“下载”,就可以对其进行下载。
 
  程序运行结果如下:
  具体工厂1生成-->具体产品1...
  具体产品1显示...
 
  如果将 XML 配置文件中的 ConcreteFactory1 改为 ConcreteFactory2,则程序运行结果如下:
  具体工厂2生成-->具体产品2...
  具体产品2显示...
  模式的应用实例
  【例1】用工厂方法模式设计畜牧场。
 
  分析:有很多种类的畜牧场,如养马场用于养马,养牛场用于养牛,所以该实例用工厂方法模式比较适合。
 
  对养马场和养牛场等具体工厂类,只要定义一个生成动物的方法 newAnimal() 即可。由于要显示马类和牛类等具体产品类的图像,所以它们的构造函数中用到了 JPanel、JLabd 和 ImageIcon 等组件,并定义一个 show() 方法来显示它们。
 
  客户端程序通过对象生成器类 ReadXML2 读取 XML 配置文件中的数据来决定养马还是养牛。

  注意:该程序中用到了 XML 文件,并且要显示马类和牛类等具体产品类的图像,如果想要获取 HTML 文件和图片,请点击“下载”,就可以对其进行下载。
 
  程序代码如下:
  package FactoryMethod;
  import java.awt.*;
  import javax.swing.*;
  public class AnimalFarmTest {
      public static void main(String[] args) {
          try {
              Animal a;
              AnimalFarm af;
              af = (AnimalFarm) ReadXML2.getObject();
              a = af.newAnimal();
              a.show();
          } catch (Exception e) {
              System.out.println(e.getMessage());
          }
      }
  }
  //抽象产品:动物类
  interface Animal {
      public void show();
  }
  //具体产品:马类
  class Horse implements Animal {
      JScrollPane sp;
      JFrame jf = new JFrame("工厂方法模式测试");
      public Horse() {
          Container contentPane = jf.getContentPane();
          JPanel p1 = new JPanel();
          p1.setLayout(new GridLayout(1, 1));
          p1.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("动物:马"));
          sp = new JScrollPane(p1);
          contentPane.add(sp, BorderLayout.CENTER);
          JLabel l1 = new JLabel(new ImageIcon("src/A_Horse.jpg"));
          p1.add(l1);
          jf.pack();
          jf.setVisible(false);
          jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);    //用户点击窗口关闭
      }
      public void show() {
          jf.setVisible(true);
      }
  }
  //具体产品:牛类
  class Cattle implements Animal {
      JScrollPane sp;
      JFrame jf = new JFrame("工厂方法模式测试");
      public Cattle() {
          Container contentPane = jf.getContentPane();
          JPanel p1 = new JPanel();
          p1.setLayout(new GridLayout(1, 1));
          p1.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("动物:牛"));
          sp = new JScrollPane(p1);
          contentPane.add(sp, BorderLayout.CENTER);
          JLabel l1 = new JLabel(new ImageIcon("src/A_Cattle.jpg"));
          p1.add(l1);
          jf.pack();
          jf.setVisible(false);
          jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);    //用户点击窗口关闭
      }
      public void show() {
          jf.setVisible(true);
      }
  }
  //抽象工厂:畜牧场
  interface AnimalFarm {
      public Animal newAnimal();
  }
  //具体工厂:养马场
  class HorseFarm implements AnimalFarm {
      public Animal newAnimal() {
          System.out.println("新马出生!");
          return new Horse();
      }
  }
  //具体工厂:养牛场
  class CattleFarm implements AnimalFarm {
      public Animal newAnimal() {
          System.out.println("新牛出生!");
          return new Cattle();
      }
  }
  package FactoryMethod;
  import javax.xml.parsers.*;
  import org.w3c.dom.*;
  import java.io.*;
  class ReadXML2 {
      public static Object getObject() {
          try {
              DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
              DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
              Document doc;
              doc = builder.parse(new File("src/FactoryMethod/config2.xml"));
              NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
              Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();
              String cName = "FactoryMethod." + classNode.getNodeValue();
              System.out.println("新类名:" + cName);
              Class<?> c = Class.forName(cName);
              Object obj = c.newInstance();
              return obj;
          } catch (Exception e) {
              e.printStackTrace();
              return null;
          }
      }
  }

  注意:当需要生成的产品不多且不会增加,一个具体工厂类就可以完成任务时,可删除抽象工厂类。这时工厂方法模式将退化到简单工厂模式。

(编辑:ASP站长网)

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