[设计模式Java实现附plantuml源码~创建型] 多态工厂的实现——工厂方法模式

简介: [设计模式Java实现附plantuml源码~创建型] 多态工厂的实现——工厂方法模式

前言:

为什么之前写过Golang 版的设计模式,还在重新写Java 版?

答:因为对于我而言,当然也希望对正在学习的大伙有帮助。Java作为一门纯面向对象的语言,更适合用于学习设计模式。

为什么类图要附上uml

因为很多人学习有做笔记的习惯,如果单纯的只是放一张图片,那么学习者也只能复制一张图片,可复用性较低,附上uml,方便有新理解时,快速出新图。


工厂方法模式(Factory Method Pattern):定义一个用于创建对象的接口,让子类决定将哪一个类实例化。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类。

工厂方法模式又简称为工厂模式(Factory Pattern),又可称作虚拟构造器模式(Virtual Constructor Pattern)或多态工厂模式(Polymorphic Factory Pattern)。

工厂方法模式是一种类创建型模式。

@startuml

interface Factory {
  + factoryMethod():Product
}

note left of Factory::"factoryMethod():Product"
  ... 其他逻辑
  return new Product();
end note
abstract class Product {
}

class SubProduct1 extends Product implements Factory{
  + factoryMethod():Product
}

main -up-> Factory: 调用工厂方法

@enduml

工厂方法模式结构图中包含以下4个角色。

(1)Product(抽象产品):它是定义产品的接口,是工厂方法模式所创建对象的超类型,也就是产品对象的公共父类。

工厂方法模式结构图中包含以下4个角色。

(2)ConcreteProduct(具体产品):它实现了抽象产品接口,某种类型的具体产品由专门的具体工厂创建,具体工厂和具体产品之间一一对应。

(3)Factory(抽象工厂):在抽象工厂类中,声明了工厂方法(Factory Method),用于返回一个产品。抽象工厂是工厂方法模式的核心,所有创建对象的工厂类都必须实现该接口。

(4)ConcreteFactory(具体工厂):它是抽象工厂类的子类,实现了抽象工厂中定义的工厂方法,并可由客户端调用,返回一个具体产品类的实例。

代码实现

package create;


public class FactoryMethod {
    
    public static void main(String[] args) throws Exception{
//        Factory factory = new ConcreteFactory();
//        Factory factory = (Factory)Class.forName("create.FactoryMethod$ConcreteFactory").newInstance();
        // 通过配置的方式传类名的引用使用反射创建对象,方便后面扩展
        Factory factory = (Factory)Class.forName("create.FactoryMethod$ConcreteFactory")
            .getDeclaredConstructor()
            .newInstance();

        Product product = factory.factoryMethod();
        System.out.println(product.name);
    }

    static class Product {
        String name;

        Product(String name) {
            this.name = name;
        }
    }


    interface Factory {
         Product factoryMethod();
    }

    static class ConcreteFactory  implements Factory {
        @Override
        public Product factoryMethod() {
            return new Product("具体产品1");
        }
    }
}

工厂方法总结

工厂方法模式通过引入工厂等级结构,解决了简单工厂模式中工厂类职责太重的问题。

工厂方法模式的主要优点如下:

(1)在工厂方法模式中,工厂方法用来创建客户所需要的产品,同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节。用户只需要关心所需产品对应的工厂,无须关心创建细节,甚至无须知道具体产品类的类名。

(2)基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够让工厂可以自主确定创建何种产品对象,而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式,正是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。

(3)使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时,无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口,无须修改客户端,也无须修改其他的具体工厂和具体产品,而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了。这样,系统的可扩展性也就变得非常好,完全符合开闭原则。

工厂方法模式的主要缺点如下:

(1)在添加新产品时,需要编写新的具体产品类,而且还要提供与之对应的具体工厂类,系统中类的个数将成对增加,在一定程度上增加了系统的复杂度,有更多的类需要编译和运行,会给系统带来一些额外的开销。

(2)由于考虑到系统的可扩展性,需要引入抽象层,在客户端代码中均使用抽象层进行定义,增加了系统的抽象性和理解难度,且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术,增加了系统的实现难度。

适用场景

在以下情况下可以考虑使用工厂方法模式:

(1)客户端不知道其所需要的对象的类。在工厂方法模式中,客户端不需要知道具体产品类的类名,只需要知道所对应的工厂即可,具体的产品对象由具体工厂类创建,可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。

(2)抽象工厂类通过其子类来指定创建哪个对象。在工厂方法模式中,抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口,而由其子类来确定具体要创建的对象,利用面向对象的多态性和里氏代换原则,在程序运行时,子类对象将覆盖父类对象,从而使得系统更容易扩展。


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