设计模式之工厂模式

时间:2022-10-02 16:24:19

说起工厂模式就会想到工厂三姐妹:简单工厂模式,工厂方法模式,抽象工厂模式。下面我们一起简单认识了解一下这三姐妹。

小妹妹——简单工厂模式

定义:

简单工厂模式又叫做静态工厂方法(Static Factory Method)模式,但不属于23种GOF设计模式之一。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。

在简单工厂模式中的一些概念 

工厂--------角色

简单工厂模式的核心,它负责实现创建所有实例的内部逻辑。工厂类可以被外界直接调用,创建所需的产品对象。

抽象产品----------角色

简单工厂模式所创建的所有对象的父类,它负责描述所有实例所共有的公共接口。

具体产品---------角色

是简单工厂模式的创建目标,所有创建的对象都是充当这个角色的某个具体类的实例。

简单工厂模式结构图:

设计模式之工厂模式

利用简单工厂模式的优点:

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。

利用简单工厂模式的缺点:

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;

这些缺点在工厂方法模式中得到了一定的克服。

使用范围:   

1、工厂类负责创建的对象比较少;

2、客户只知道传入工厂类的参数,对于如何创建对象(逻辑)不关心;

3、由于简单工厂很容易违反高内聚责任分配原则,因此一般只在很简单的情况下应用。

4、专门定义一个类来负责创建其他类的实例,被创建的实例通常都具有共同的父类.

 

小姐姐——工厂方法模式:

定义:

工厂方法(FactoryMethod)模式的意义是定义一个创建产品对象的工厂接口,将实际创建工作推迟到子类当中。核心工厂类不再负责产品的创建,这样核心类成为一个抽象工厂角色,仅负责具体工厂子类必须实现的接口,这样进一步抽象化的好处是使得工厂方法模式可以使系统在不修改具体工厂角色的情况下引进新的产品。

工厂方法模式结构图:

设计模式之工厂模式

它的主要优点有:

1、可以使代码结构清晰,有效地封装变化。在编程中,产品类的实例化有时候是比较复杂和多变的,通过工厂模式,将产品的实例化封装起来,使得调用者根本无需关心产品的实例化过程,只需依赖工厂即可得到自己想要的产品。

2、对调用者屏蔽具体的产品类。如果使用工厂模式,调用者只关心产品的接口就可以了,至于具体的实现,调用者根本无需关心。即使变更了具体的实现,对调用者来说没有任何影响。

3、降低耦合度。产品类的实例化通常来说是很复杂的,它需要依赖很多的类,而这些类对于调用者来说根本无需知道,如果使用了工厂方法,我们需要做的仅仅是实例化好产品类,然后交给调用者使用。对调用者来说,产品所依赖的类都是透明的。

工厂方法模式有四个要素:

1、工厂接口。工厂接口是工厂方法模式的核心,与调用者直接交互用来提*品。在实际编程中,有时候也会使用一个抽象类来作为与调用者交互的接口,其本质上是一样的。

2、工厂实现。在编程中,工厂实现决定如何实例化产品,是实现扩展的途径,需要有多少种产品,就需要有多少个具体的工厂实现。

3、产品接口。产品接口的主要目的是定义产品的规范,所有的产品实现都必须遵循产品接口定义的规范。产品接口是调用者最为关心的,产品接口定义的优劣直接决定了调用者代码的稳定性。同样,产品接口也可以用抽象类来代替,但要注意最好不要违反里氏替换原则。

4、产品实现。实现产品接口的具体类,决定了产品在客户端中的具体行为。

简单工厂和工厂方法模式的比较:

1,简单工厂模式

专门定义一个工厂类负责创建其他类的实例,最大的优点在于工厂类中包含了必要的逻辑,根据客户需要的条件动态实例化相关的类

2,工厂方法模式

创建对象的接口,让子类去决定具体实例化的对象,把简单的内部逻辑判断移到了客户端代码。工厂方法克服了简单工厂违背开放-封闭原则的缺点,又保持了封装对象创建过程的优点。

 

大姐姐——抽象工厂模式

概述:

定义:为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口,而且无需指定他们的具体类。

抽象工厂模式是所有形态的工厂模式中最为抽象和最具一般性的一种形态。抽象工厂模式是指当有多个抽象角色时,使用的一种工厂模式。抽象工厂模式可以向客户端提供一个接口,使客户端在不必指定产品的具体的情况下,创建多个产品族中的产品对象。根据里氏替换原则,任何接受父类型的地方,都应当能够接受子类型。因此,实际上系统所需要的,仅仅是类型与这些抽象产品角色相同的一些实例,而不是这些抽象产品的实例。换言之,也就是这些抽象产品的具体子类的实例。工厂类负责创建抽象产品的具体子类的实例。

抽象工厂结构图:

设计模式之工厂模式

抽象工厂模式与工厂方法模式的区别:

1、抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本,他用来创建一组相关或者相互依赖的对象。他与工厂方法模式的区别就在于,工厂方法模式针对的是一个产品等级结构;而抽象工厂模式则是针对的多个产品等级结构。在编程中,通常一个产品结构,表现为一个接口或者抽象类,也就是说,工厂方法模式提供的所有产品都是衍生自同一个接口或抽象类,而抽象工厂模式所提供的产品则是衍生自不同的接口或抽象类。

2、在抽象工厂模式中,有一个产品族的概念:所谓的产品族,是指位于不同产品等级结构中功能相关联的产品组成的家族。抽象工厂模式所提供的一系列产品就组成一个产品族;而工厂方法提供的一系列产品称为一个等级结构。

3、每一个模式都是针对一定问题的解决方案,工厂方法模式针对的是一个产品等级结构;而抽象工厂模式针对的是多个产品等级结构。

适用场景:

不管是简单工厂模式,工厂方法模式还是抽象工厂模式,他们具有类似的特性,所以他们的适用场景也是类似的。

首先,作为一种创建类模式,在任何需要生成复杂对象的地方,都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式,而简单对象,特别是只需要通过new就可以完成创建的对象,无需使用工厂模式。如果使用工厂模式,就需要引入一个工厂类,会增加系统的复杂度。

其次,工厂模式是一种典型的解耦模式,迪米特法则在工厂模式中表现的尤为明显。假如调用者自己组装产品需要增加依赖关系时,可以考虑使用工厂模式。将会大大降低对象之间的耦合度。

再次,由于工厂模式是依靠抽象架构的,它把实例化产品的任务交由实现类完成,扩展性比较好。也就是说,当需要系统有比较好的扩展性时,可以考虑工厂模式,不同的产品用不同的实现工厂来组装。

 

小结:

按照顺序,是抽象程度依次加深。简单工厂模式最易理解。当需要一个相同的接口,但里面完成内容不同的时候,就可以用一个工厂来产生其中多个类的一个实例。它最明显的是有一个工厂类来产生接口实例。

工厂方法模式是简单工厂的抽象加深,它不需要一个独立来创建对象。而是通过子类延迟创建需要的对象。如在汽车的对象里面包括了发动机对象,但发动机对象不是由特定的工厂类来产生,而是取决于到底是什么样的汽车,不同的汽车有不同的发动机对象,这就是交给了子类来完成。

而抽象工厂则有点类似 简单工厂模式 + 工厂方法模式。 它的好处是通过抽象类来隔离具体类,并通过唯一入口来决定产生什么具体类。我们使用它的前提条件是一系列相似的类。

对比学习:

简单工厂模式:用来生产同一等级结构中的任意产品。对与增加新的产品,无能为力

工厂模式 :用来生产同一等级结构中的固定产品。(支持增加任意产品)  

抽象工厂 :用来生产不同产品族的全部产品。(对于增加新的产品,无能为力;支持增加产品族) 

以上三种工厂 方法在等级结构和产品族这两个方向上的支持程度不同。所以要根据情况考虑应该使用哪种方法