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设计模式(四)——简单工厂模式

新专题: 设计模式 ,我会在博客( http://www.hollischuang.com )及微信公众号(hollischuang)同步更新,欢迎共同学习。

设计模式(一)——设计模式概述 中简单介绍了设计模式以及各种设计模式的基本概念,本文主要介绍简单工厂模式,包括其概念、用途、实现方式及存在的问题等。

概念

简单工厂模式是属于创建型模式,又叫做静态工厂方法(Static Factory Method)模式。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式,可以理解为是不同工厂模式的一个特殊实现。

值得注意的是,简单工厂模式并不属于23种GOF设计模式之一。但是他是抽象工厂模式,工厂方法模式的基础,并且也有广泛的应用。

用途

在介绍简单工厂模式之前,我们尝试解决以下问题:

现在我们要使用面向对象的形式定义计算器,为了实现各算法之间的解耦。主要的用到的类如下:

// 计算类的基类 public abstract class Operation {      private double value1 = 0;     private double value2 = 0;      public double getValue1() {         return value1;     }      public void setValue1(double value1) {         this.value1 = value1;     }      public double getValue2() {         return value2;     }      public void setValue2(double value2) {         this.value2 = value2;     }      protected abstract double getResule(); }  //加法 public class OperationAdd extends Operation {      @Override     protected double getResule() {         return getValue1() + getValue2();     } }  //减法 public class OperationSub extends Operation {      @Override     protected double getResule() {         return getValue1() - getValue2();     } }  //乘法 public class OperationMul extends Operation {      @Override     protected double getResule() {         return getValue1() * getValue2();     } }  //除法 public class OperationDiv extends Operation {      @Override     protected double getResule() {         if (getValue2() != 0) {             return getValue1() / getValue2();         }         throw new IllegalArgumentException("除数不能为零");     } } 

当我想要执行加法运算时,可以使用如下代码:

public class Main {      public static void main(String[] args) {         OperationAdd operationAdd = new OperationAdd();         operationAdd.setValue1(10);         operationAdd.setValue2(5);         System.out.println(operationAdd.getResule());     } } 

当我需要执行减法运算时,我就要创建一个OperationSub类。也就是说,我想要使用不同的运算的时候就要创建不同的类,并且要明确知道该类的名字。那么这种重复的创建类的工作其实可以放到一个统一的工厂类中。

简单工厂模式有以下优点:

1、一个调用者想创建一个对象,只要知道其名称就可以了。

2、屏蔽产品的具体实现,调用者只关心产品的接口。

实现方式

简单工厂模式其实和他的名字一样,很简单。先来看看它的组成:

1) 工厂类角色:这是本模式的核心,含有一定的商业逻辑和判断逻辑。在java中它往往由 一个具体类实现。(OperationFactory)

2) 抽象产品角色:它一般是具体产品继承的父类或者实现的接口。在java中由接口或者抽象类来实现。(Operation)

3) 具体产品角色:工厂类所创建的对象就是此角色的实例。在java中由一个具体类实现。 来用类图来清晰的表示下的它们之间的关系(OperationAdd/OperationSub等)

设计模式(四)——简单工厂模式

在原有类的基础上,定义工厂类:

//工厂类 public class OperationFactory {      public static Operation createOperation(String operation) {         Operation oper = null;         switch (operation) {              case "+":                 oper = new OperationAdd();                 break;              case "-":                 oper = new OperationSub();                 break;              case "*":                 oper = new OperationMul();                 break;              case "/":                 oper = new OperationDiv();                 break;             default:                 throw new UnsupportedOperationException("不支持该操作");                 break;          }         return oper;     } } 

有了工厂类之后,可以使用工厂创建对象:

Operation operationAdd = OperationFactory.createOperation("+"); operationAdd.setValue1(10); operationAdd.setValue2(5); System.out.println(operationAdd.getResule()); 

通过简单工厂模式,该计算器的使用者不需要关系实现加法逻辑的那个类的具体名字,他只要知道该类对应的参数”+”就可以了。

简单工厂模式存在的问题

在设计模式(一)——设计模式概述 中介绍了设计模式一般应该遵循的几个原则。

下面我们从开闭原则(对扩展开放;对修改封闭)上来分析下简单工厂模式。当我们需要增加一种计算时,例如开平方。这个时候我们需要先定义一个类继承 Operation 类,其中实现平方的代码。除此之外我们还要修改 OperationFactory 类的代码,增加一个case。这显然是违背开闭原则的。可想而知对于新产品的加入,工厂类是很被动的。

我们举的例子是最简单的情况。而在实际应用中,很可能产品是一个多层次的树状结构。 简单工厂可能就不太适用了。

总结

工厂类是整个简单工厂模式的关键。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。

但是

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;

这些缺点在工厂方法模式中得到了一定的解决。

文中所有代码见 GitHub

参考资料

大话设计模式

(全文完)

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