工厂模式也是23种设计模式中比较常用的模式之一,而这23种设计模式的又可以分为:创建型模式、结构性模式和行为型模式,工厂模式归类为创建型模式。
一般情况下工厂模式又可以细分简单工厂模式、工厂方法模式以及抽象工厂模式3种,简单工厂模式严格来说并不是工厂模式的一种,而是一种编程习惯。在本文中为了对比理解所以将也简单工厂作为了一种模式
简单工厂(Simple Factory)模式是由一个工厂类根据传入的参数,动态决定应该创建哪一个产品类(这些产品类继承自一个父类或接口)的实例。一般简单工厂模式又称为静态工厂方法(Static Factory Method)模式,它属于类创建型模式。
接下来我们通过一个简单的例子演示一下简单工厂模式。首先定义一个用于绘制图形的接口Shape,该接口中定义了一个可以绘制的方法draw()。圆形Circle、正方形Square以及矩形Rectangle都会实现Shape类,然后实现自己的draw()方法。
public interface Shape { void draw(); } public class Circle implements Shape{ public void draw() { System.out.println("draw circle"); } } public class Rectangle implements Shape{ public void draw() { System.out.println("draw rectangle "); } } public class Square implements Shape{ public void draw() { System.out.println("draw square"); } }
我们将对Shape各种不同的实现通过一个工厂类ShapeFactory返回。
public class ShapeFactory { public static Shape getShape(String type) { if (StringUtils.isEmpty(type)) { return null; } if (type.equalsIgnoreCase("CIRCLE")) { return new Circle(); } else if (type.equalsIgnoreCase("SQUARE")) { return new Square(); } else if (type.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")) { return new Rectangle(); } return null; } }
除了通过传入一个type类型之外,还有另外一种方式就是直接传入需要创建类型的一个Class,然后通过反射的方式直接返回一个Shape对象类型。
public static Shape getShape(Class<? extends Shape> clazz) { Shape shape = null; try { shape = clazz.newInstance(); } catch (InstantiationException e) { e.printStackTrace(); } catch (IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); } return shape; }
上面两种不同创建对象的方法是类似的,都要通过一个入参创建不同类型的对象。
优点工厂类是整个模式的关键。包含了必要的逻辑判断,根据外界给定的信息,决定究竟应该创建哪个具体类的对象。通过使用工厂类,外界可以从直接创建具体产品对象的尴尬局面摆脱出来,仅仅需要负责“消费”对象就可以了。而不必管这些对象究竟如何创建及如何组织的。明确了各自的职责和权利,有利于整个软件体系结构的优化。
缺点由于工厂类集中了所有实例的创建逻辑,违反了高内聚责任分配原则,将全部创建逻辑集中到了一个工厂类中;它所能创建的类只能是事先考虑到的,如果需要添加新的类,则就需要改变工厂类了。当系统中的具体产品类不断增多时候,可能会出现要求工厂类根据不同条件创建不同实例的需求。这种对条件的判断和对具体产品类型的判断交错在一起,很难避免模块功能的蔓延,对系统的维护和扩展非常不利。
通过定义一个创建对象的接口,让子类确定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到了子类。
工厂方法类图如下:
我们知道无论是在Android还是Java的Swing框架中,视图的主题都是可以自己设置的,ScrollBar在深色主题和浅色主题中外观颜色是不一样的。假设主题的实体类就是一个Theme类,然后定义一个用于创建主题的接口ThemeFactory,接口中有一个方法createTheme()方法,返回的是Theme实例。ScrollBar跟上面的简单工厂定义的类似,实现Shape接口重写draw方法。
根据上面类图的表示,在该示例中将Theme的抽象这一层简化了,而是直接使用的ConcreteProduct就是Theme。
public class Theme { private String name; public Theme(String name) { this.name=name; } public String getName() { return name; } } public interface ThemeFactory { Theme createTheme(); } public class ScrollBar implements Shape { private ThemeFactory themeFactory; public ScrollBar(ThemeFactory themeFactory) { this.themeFactory = themeFactory; } @Override public void draw() { System.out.println("draw "+themeFactory.createTheme().getName()+" scrollbar"); } }
通过实现ThemeFactory我们定义两个主题,一个是LightThemeFactory浅色主题,一个是DarkThemeFactory深色主题。
public class DarkThemeFactory implements ThemeFactory { private static final String FLAG_THEME="dark"; @Override public Theme createTheme() { return new Theme(FLAG_THEME); } } public class LightThemeFactory implements ThemeFactory { private static final String FLAG_THEME="light"; @Override public Theme createTheme() { return new Theme(FLAG_THEME); } }
接下来测试一下ScrollBar的实现。
ThemeFactory theme=new DarkThemeFactory(); ScrollBar scrollBar=new ScrollBar(theme); scrollBar.draw();//draw dark scrollbar
如果我们的theme是通过LightThemeFactory,那么输出的就是draw light scrollbar。
工厂方法模式是在工厂模式中是使用最多的一种模式,在JDK中就有一个比较典型的工程方法定义:
public interface ThreadFactory { Thread newThread(Runnable r); }
在Android的AsyncTask以及ThreadPoolExecutor都有对该工厂方法的实现,代码在这里就不再贴出来了。
ThemeFactory的子类实现看起来很像简单工厂模式。简单工厂模式是把所有的事情在一个地方都做完了,然而工厂方法是创建了一个框架,让子类决定如何实现。例如,在工厂方法中createTheme()方法提供了一般的框架,以便创建Theme,createTheme()方法依赖工厂方法创建的具体类,并创建出具体的Theme。可以通过实现ThemeFactory,决定创建的具体Theme是什么。简单工厂的做法,可以将对象的创建封装起来,但是简单工厂不具备工厂方法的弹性,因为简单工厂不能变更正在创建的产品。
上面的工厂方法模式的示例,工厂是使用的接口定义的,在实际开发中可能并不怎么常用。但是在《Head First设计模式》一书中介绍的示例更具有现实意义,有兴趣的可以参看一下,书中将PizzaStore设计成了一个抽象类,并将Pizza的创建定义成了一个抽象方法,让子类决定如何生产Pizza。
在上面介绍的工厂方法中,在工厂中生成的都是只有一个产品。抽象工厂模式是工厂方法的仅一步深化,在这个模式中的工厂类不单单可以创建一种产品,而是可以创建一组产品。
这里还是列举一个以UI展示风格示例。上面在工厂方法模式中介绍了ScrollBar可以根据不同的主题Theme展示不同的风格,将ScrollBar的构成更加细致详细一点,假设绘制ScrollBar时需要绘制它的背景Background和边框Border。然后定义一个ThemeFactory,不过这个ThemeFactory跟工厂方法稍有不同,它需要创建的是Background和Border。
public interface Background{ void drawBackground(); } public interface Border{ void drawBorder(); } public interface ThemeFactory { Background createBackground(); Border createBorder(); } public class DarkBackground implements Background{ @Override public void drawBackground() { System.out.println("draw dark background"); } }
然后定义一下ScrollBar,在ScrollBar的draw()方法中只需要调用Background和Border的draw()方法即可完成绘制。
public class ScrollBar implements Shape { private ThemeFactory themeFactory; public ScrollBar(ThemeFactory themeFactory) { this.themeFactory = themeFactory; } @Override public void draw() { themeFactory.createBackground().drawBackground(); themeFactory.createBorder().drawBorder(); } }
ThemeFactory的实现类DarkThemeFactory如下:
public class DarkThemeFactory implements ThemeFactory { @Override public Background createBackground() { return new DarkBackground(); } @Override public Border createBorder() { return new DarkBorder(); } } ThemeFactory theme=new DarkThemeFactory(); ScrollBar scrollBar=new ScrollBar(theme); scrollBar.draw(); //draw dark background //draw dark border
所有的工厂模式都是用来封装对象的创建。工厂方法主要是把对象的创建委托给子类,子类实现工厂方法创建对象。抽象工厂使用的是对象组合,它提供了一个接口,用于创建相关或依赖对象的家族,而不需要指明明确的类。
JAVA设计模式之抽象工厂模式
java工厂模式——简单工厂模式
深入理解工厂模式