本文探讨了如何通过简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式在披萨项目中实现种类扩展和代码维护。从简单工厂模式的局限，到工厂方法模式的灵活性，再到抽象工厂模式的抽象和模块化，展示了设计模式在解决扩展性问题上的逐步提升。
1. 简单工厂模式
看一个具体的需求
看一个披萨的项目：要便于披萨种类的扩展，要便于维护
- 披萨的种类很多(比如 GreekPizza、CheesePizza 等)
- 披萨的制作有 prepare，bake, cut, box
- 完成披萨店订购功能。
我们在 src 目录下新建两个包：pizza 包和 order 包
pizza包下的类：
//将 Pizza 类做成抽象
public abstract class Pizza {
protected String name; //名字
//准备原材料, 不同的披萨不一样，因此，我们做成抽象方法
public abstract void prepare();
public void bake() {
System.out.println(name + " baking;");
}
public void cut() {
System.out.println(name + " cutting;");
}
//打包
public void box() {
System.out.println(name + " boxing;");
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
public class CheesePizza extends Pizza {
@Override
public void prepare() {
System.out.println(" 给制作奶酪披萨 准备原材料 ");
}
}
public class GreekPizza extends Pizza {
@Override
public void prepare() {
System.out.println(" 给希腊披萨 准备原材料 ");
}
}
order 包下的类
import pizza.CheesePizza;
import pizza.GreekPizza;
import pizza.Pizza;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
public class OrderPizza {
// 构造器
public OrderPizza() {
Pizza pizza = null;
String orderType; // 订购披萨的类型
do {
orderType = getType();
if (orderType.equals("greek")) {
pizza = new GreekPizza();
pizza.setName(" 希腊披萨 ");
} else if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new CheesePizza();
pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
} else {//其他种类的Pizza，无法制作
break;
}
//输出pizza 制作过程
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} while (true);
}
// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
//控制台获取披萨种类
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
//披萨店：相当于一个客户端，接受订单并制作
public class PizzaStore {
public static void main(String[] args) {
new OrderPizza();
}
}
传统的方式的优缺点
- 优点是比较好理解，简单易操作。
- 缺点是违反了设计模式的ocp原则，即对扩展开放，对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码.
- 比如我们这时要新增加一个Pizza的种类(Pepper披萨)，我们需要做如下修改.
新增 PepperPizza 类
package pizza;
public class PepperPizza extends Pizza {
@Override
public void prepare() {
System.out.println(" 给胡椒披萨准备原材料 ");
}
}
扩展 OrderPizza 类
（违反了"对修改关闭"的原则）
// 构造器
public OrderPizza() {
Pizza pizza = null;
String orderType; // 订购披萨的类型
do {
orderType = getType();
if (orderType.equals("greek")) {
pizza = new GreekPizza();
pizza.setName(" 希腊披萨 ");
} else if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new CheesePizza();
pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
} else if (orderType.equals("pepper")) {//扩展新功能：胡椒披萨
pizza = new PepperPizza();
pizza.setName(" 胡椒披萨 ");
} else {//其他种类的Pizza，无法制作
break;
}
//输出pizza 制作过程
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} while (true);
}
改进的思路分析
分析：修改代码可以接受，但是如果我们在其它的地方也有创建 Pizza 的代码，就意味着，也需要修改，而创建 Pizza 的代码，往往有多处。
思路：把创建 Pizza 对象封装到一个类中，这样我们有新的 Pizza 种类时，只需要修改该类就可，其它有创建到 Pizza 对象的代码就不需要修改了—> 简单工厂模式
简单工厂模式
- 简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。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
- 简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为(代码)
- 在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会使用到工厂模式
使用简单工厂模式
- 简单工厂模式的设计方案: 定义一个可以实例化Pizaa对象的类，封装创建对象的代码。
package order;
import pizza.*;
//简单工厂类
public class SimpleFactory {
//根据 orderType 返回对应的 Pizza 对象
public Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
System.out.println("使用简单工厂模式");
if (orderType.equals("greek")) {
pizza = new GreekPizza();
pizza.setName(" 希腊披萨 ");
} else if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new CheesePizza();
pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new PepperPizza();
pizza.setName("胡椒披萨");
}
return pizza;
}
//简单工厂模式 也叫 静态工厂模式
//static修饰，调用更方便
public static Pizza createPizza2(String orderType) {
Pizza pizza = null;
System.out.println("使用简单工厂模式2");
if (orderType.equals("greek")) {
pizza = new GreekPizza();
pizza.setName(" 希腊披萨 ");
} else if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new CheesePizza();
pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new PepperPizza();
pizza.setName("胡椒披萨");
}
return pizza;
}
}
更改 OrderPizza 类
package order;
import pizza.Pizza;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
public class OrderPizza {
//定义一个简单工厂对象
SimpleFactory simpleFactory;
Pizza pizza = null;
//构造器
public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) {
setFactory(simpleFactory);
}
public void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {
String orderType = ""; //用户输入的
this.simpleFactory = simpleFactory; //设置简单工厂对象
do {
orderType = getType();
pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderType);
//输出pizza
if(pizza != null) { //订购成功
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} else {
System.out.println(" 订购披萨失败 ");
break;
}
} while (true);
}
// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
PizzaStore 类
package order;
public class PizzaStore {
public static void main(String[] args) {
//使用简单工厂模式
new OrderPizza(new SimpleFactory());
System.out.println("~~退出程序~~");
}
}
方式二：使用静态工厂方法， OrderPizza2 类
package order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import pizza.Pizza;
public class OrderPizza2 {
Pizza pizza = null;
String orderType = "";
// 构造器
public OrderPizza2() {
do {
orderType = getType();
pizza = SimpleFactory.createPizza2(orderType);//直接使用类名调用，不用传对象了
// 输出pizza
if (pizza != null) { // 订购成功
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} else {
System.out.println(" 订购披萨失败 ");
break;
}
} while (true);
}
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
PizzaStore
package order;
public class PizzaStore {
public static void main(String[] args) {
new OrderPizza2();
}
}
2. 工厂方法模式
看一个新的需求
披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如 北京的奶酪pizza、北京的胡椒pizza 或者是伦敦的奶酪pizza、伦敦的胡椒pizza。
思路1
使用简单工厂模式，创建不同的简单工厂类，比如 BJPizzaSimpleFactory、LDPizzaSimpleFactory 等等.从当前这个案例来说，也是可以的，但是考虑到项目的规模，以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好
思路2
使用工厂方法模式
工厂方法模式介绍
工厂方法模式设计方案：将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法，在不同的口味点餐子类中具体实现。
工厂方法模式：定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类
Pizza 类，不变
package pizza;
public abstract class Pizza {
protected String name; //名字
//准备原材料, 不同的披萨不一样，因此，我们做成抽象方法
public abstract void prepare();
public void bake() {
System.out.println(name + " baking;");
}
public void cut() {
System.out.println(name + " cutting;");
}
//打包
public void box() {
System.out.println(name + " boxing;");
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
package pizza;
public class LDPepperPizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
setName("伦敦的胡椒pizza");
System.out.println(" 伦敦的胡椒pizza 准备原材料");
}
}
package pizza;
public class LDCheesePizza extends Pizza{
@Override
public void prepare() {
setName("伦敦的奶酪pizza");
System.out.println(" 伦敦的奶酪pizza 准备原材料");
}
}
package pizza;
public class BJPepperPizza extends Pizza {
@Override
public void prepare() {
setName("北京的胡椒pizza");
System.out.println(" 北京的胡椒pizza 准备原材料");
}
}
package pizza;
public class BJCheesePizza extends Pizza {
@Override
public void prepare() {
setName("北京的奶酪pizza");
System.out.println(" 北京的奶酪pizza 准备原材料");
}
}
下面的类，涉及到类的加载机制，一个类的加载，会先加载父类，所以老师这里用了父类的构造器去实现披萨的制作过程。
package order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import pizza.Pizza;
public abstract class OrderPizza {
//定义一个抽象方法，createPizza , 让各个工厂子类自己实现
abstract Pizza createPizza(String orderType);
// 构造器
public OrderPizza() {
Pizza pizza = null;
String orderType; // 订购披萨的类型
do {
orderType = getType();
pizza = createPizza(orderType); //抽象方法，由工厂子类完成
//输出 pizza 制作过程
if (pizza != null) {
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} else {
System.out.println("披萨订购失败！");
break;
}
} while (true);
}
// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
createPizza() 方法：子类重写了就走子类，没重写就走父类
package order;
import pizza.BJCheesePizza;
import pizza.BJPepperPizza;
import pizza.Pizza;
public class BJOrderPizza extends OrderPizza {
@Override
Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new BJCheesePizza();
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new BJPepperPizza();
}
return pizza;
}
}
package order;
import pizza.*;
public class LDOrderPizza extends OrderPizza {
@Override
Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new LDCheesePizza();
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new LDPepperPizza();
}
return pizza;
}
}
package order;
public class PizzaStore {
public static void main(String[] args) {
String loc = "bj";
if (loc.equals("bj")) {
//创建北京口味的各种Pizza
new BJOrderPizza();//执行父类构造器-->执行子类重写的createPizza()
} else {
//创建伦敦口味的各种Pizza
new LDOrderPizza();
}
}
}
3. 抽象工厂模式
基本介绍
- 抽象工厂模式：定义了一个interface用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类
- 抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
- 从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进(或者称为进一步的抽象)。
- 将工厂抽象成两层，AbsFactory(抽象工厂) 和 具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇，更利于代码的维护和扩展。
- 类图
pizza 包下的类都不用变，只改 order 包下的类即可
package order;
import pizza.Pizza;
//一个抽象工厂模式的抽象层(接口)
public interface AbsFactory {
//让下面的工厂子类来 具体实现
public Pizza createPizza(String orderType);
}
package order;
import pizza.BJCheesePizza;
import pizza.BJPepperPizza;
import pizza.Pizza;
//这是工厂子类
public class BJFactory implements AbsFactory {
@Override
public Pizza createPizza(String orderType) {
System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
Pizza pizza = null;
if(orderType.equals("cheese")) {
pizza = new BJCheesePizza();
} else if (orderType.equals("pepper")){
pizza = new BJPepperPizza();
}
return pizza;
}
}
package order;
import pizza.LDCheesePizza;
import pizza.LDPepperPizza;
import pizza.Pizza;
public class LDFactory implements AbsFactory {
@Override
public Pizza createPizza(String orderType) {
System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
Pizza pizza = null;
if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new LDCheesePizza();
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new LDPepperPizza();
}
return pizza;
}
}
package order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import pizza.Pizza;
public class OrderPizza {
AbsFactory factory;
// 构造器
public OrderPizza(AbsFactory factory) {
setFactory(factory);
}
private void setFactory(AbsFactory factory) {
Pizza pizza = null;
String orderType = ""; // 用户输入
this.factory = factory;
do {
orderType = getType();
// factory 可能是北京的工厂子类，也可能是伦敦的工厂子类
pizza = factory.createPizza(orderType);
if (pizza != null) { // 订购ok
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} else {
System.out.println("订购失败");
break;
}
} while (true);
}
// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
package order;
public class PizzaStore {
public static void main(String[] args) {
//new OrderPizza(new BJFactory());
new OrderPizza(new LDFactory());
}
}
工厂模式小结
- 工厂模式的意义
将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性。 - 三种工厂模式 (简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式)
- 设计模式的依赖抽象原则
- 创建对象实例时，不要直接 new 类, 而是把这个new 类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的引用。
- 不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现interface(接口)
- 不要覆盖基类中已经实现的方法。
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