戏说设计模式(五)工厂方法模式

本文介绍工厂方法模式的概念、结构及具体应用案例,通过对比简单工厂模式,解释如何通过工厂方法模式实现更好的扩展性和开放封闭原则。

概述

工厂方法(Factory Method)模式的意义在于定义一个用于创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类,使一个类的实例化延迟到其子类中。其实工厂方法模式是对简单工厂模式的进一步抽象,相比简单工厂模式,工厂方法模式很好地实现了开放封闭原则

结构和说明

工厂方法模式的结构图

  • Product:定义工厂方法所创建的对象的接口,也就是实际需要使用的对象的接口。
  • ConcreteProduct:Product接口的具体实现类。
  • Creator:创建器,声明工厂方法,工厂方法通常会返回一个Product类型的实例对象,而且多是抽象方法。也可以在Creator里面提供工厂方法的默认实现,让工厂方法返回一个缺少的Product类型的实例对象。
  • ConcreteCreator:具体的创建器对象,覆盖实现Creator定义的工厂方法,返回具体的Product实例。

实现

Product

/**
 * 工厂方法所创建的对象的接口
 */
public interface Product {
    //可以定义Product的属性和方法
}

Product的具体实现类ConcreteProduct

/**
 *具体的Product对象 
 */
public class ConcreteProduct implements Product{
    //实现Product的方法
}

创建器Creator

/**
 *创建器,声明工厂方法
 */
public abstract class Creator {

    /**
     * 创建Product的工厂方法,留给子类实现
     * @return Product对象
     */
    protected abstract Product factoryMethod();

    /**
     * 示意方法,实现某些功能
     */
    public void someOperation(){
        //通常这些方法中需要调用工厂方法来获取Product对象
        Product product = factoryMethod();
    }
}

创建器Creator的具体实现类ConcreteCreator

/**
 *创建器的具体实现类 
 */
public class ConcreteCreator extends Creator{

    @Override
    protected Product factoryMethod() {
        //重新定义工厂方法,返回一个具体的Product对象
        return new ConcreteProduct();
    }

}

具体示例应用

上面把概念介绍了,下面就用一个具体的例子来加强理解一下吧。

配置文件有很多,常用的有properties和xml文件,现在我一个工程有这两种配置文件,那我可以定义一个接口ConfigReader有一个read()方法专门用来读取配置文件,然后写一个PropertiesReader类来读取properties文件,再写一个XmlReader类来读取xml文件,这个两个类都实现了ConfigReader接口。

一般来讲我们会这样子使用,如读取xml文件

ConfigReader reader = new XmlReader();
reader.read();

这样子就会有一个问题,就是读取配置文件的具体实现类和客户端耦合了,而且还暴露了具体实现类。下面就可以用工厂方法模式来解决一下。

首先是定义一个接口ConfigReader相当于Product,里面有个read()方法

public interface ConfigReader {
    /**
     * 读取配置文件方法
     * @return 配置文件内容
     */
    public String read();
}

PropertiesReader类,相当于Product的具体实现类,实现ConfigReader方法,读取properties文件内容,具体读取操作就不实现了,意思一下就好了

public class PropertiesReader implements ConfigReader{

    @Override
    public String read() {
        //在此读取properties配置文件内容
        return "这是properties配置文件内容";
    }

}

XmlReader类,相当于Product的具体实现类,实现ConfigReader方法,读取xml文件内容。

public class XmlReader implements ConfigReader{

    @Override
    public String read() {
        //在此读取xml配置文件内容
        return "这是xml配置文件内容";
    }
}

ReaderCreator类,相当于Creator,提供创建ConfigReader对象的方法,并有一个读取配置文件的方法read()

public abstract class ReaderCreator {

    /**
     * 工厂方法,返回ConfigReader的具体对象,由子类实现
     */
    protected abstract ConfigReader factoryMethod() ;

    /**
     * 读取配置文件
     * @return 配置文件内容
     */
    public String read(){
        //使用工厂方法
        ConfigReader reader = factoryMethod();
        //读取配置文件内容
        String result = reader.read();
        return result;
    }
}

PropertiesReaderCreator,相当于ConcreteCreator,具体的创建器实现类,实现创建读取properties文件的对象

public class PropertiesReaderCreator extends ReaderCreator{

    @Override
    protected ConfigReader factoryMethod() {
        //创建读取properties文件的对象
        return new PropertiesReader();
    }
}

XmlReaderCreator,相当于ConcreteCreator,具体的创建器实现类,实现创建读取xml文件的对象

public class XmlReaderCreator extends ReaderCreator{

    @Override
    protected ConfigReader factoryMethod() {
        //创建读取xml文件的对象
        return new XmlReader();
    }
}

客户端调用,可以直接使用Creator对象完成功能,也可以使用Creator对象创建的对象完成功能

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // 直接使用creator对象完成读取xml文件功能
        ReaderCreator creator = new XmlReaderCreator();
        String result = creator.read();
        System.out.println(result);

        // 使用Creator对象创建的对象完成读取properties文件功能
        creator = new PropertiesReaderCreator();
        // 创建读取properties文件的对象
        ConfigReader reader = creator.factoryMethod();
        result = reader.read();
        System.out.println(result);
    }
}

运行结果

这是xml配置文件内容
这是properties配置文件内容

整个结构图如下

工厂方法模式与Ioc/DI

  • Ioc——Inversion of Control,控制反转。
  • DI——Dependency Injection,依赖注入。

更多关于IoC/DI的内容大家可以去这看一下,依赖注入(DI)和控制反转(IoC)
我想说的是,工厂方法模式和IoC/DI的思想很类似,如上面例子工厂方法所在的类ReaderCreator中,read方法需要用到一个ConfigReader的对象来完成功能,但是它不用自己创建,而是由子类来创建,这个工厂方法就相当于一个注入途径,由子类反向注入ConfigReader对象到ReaderCreator中,ReaderCreator不用关心怎么创建的,只管使用便是。

工厂方法模式的优缺点

优点

  • 可以隐藏具体实现:工厂方法模式可以让你在实现功能时,如需要某个产品对象,直接使用该对象的接口便是,无需考虑具体实现,具体实现的任务延迟到子类
  • 更容易扩展:当需要一个新的产品对象的时候,只需要加入一个子类来实现工厂方法,已有的代码不需要变动,客户端就可以使用这个新的子类。

缺点

  • 具体产品对象和工厂方法耦合了

以上内容参考至《研磨设计模式》


如果上面的内容有错误的地方或者讲的不好的地方,还请大家指点一下,我好及时修改。

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