设计模式-简单工厂模式

2017/3/11 posted in  Java  

简单工厂模式(Simple Factory Pattern):定义一个工厂类,它可以根据参数的不同返回不同类的实例,被创建的实例通常都具有共同的父类。因为在简单工厂模式中用于创建实例的方法是静态(static)方法,因此简单工厂模式又被称为静态工厂方法(Static Factory Method)模式,它属于类创建型模式。

简单工厂模式的要点在于:当你需要什么,只需要传入一个正确的参数,就可以获取你所需要的对象,而无须知道其创建细节。简单工厂模式结构比较简单,其核心是工厂类的设计,其结构如图所示:

简单工厂模式中的角色

在简单工厂模式结构图中包含如下几个角色:

  1. Factory(工厂角色):工厂角色即工厂类,它是简单工厂模式的核心,负责实现创建所有产品实例的内部逻辑;工厂类可以被外界直接调用,创建所需的产品对象;在工厂类中提供了静态的工厂方法factoryMethod(),它的返回类型为抽象产品类型Product。
  2. Product(抽象产品角色):它是工厂类所创建的所有对象的父类,封装了各种产品对象的公有方法,它的引入将提高系统的灵活性,使得在工厂类中只需定义一个通用的工厂方法,因为所有创建的具体产品对象都是其子类对象。
  3. ConcreteProduct(具体产品角色):它是简单工厂模式的创建目标,所有被创建的对象都充当这个角色的某个具体类的实例。每一个具体产品角色都继承了抽象产品角色,需要实现在抽象产品中声明的抽象方法

实现

在简单工厂模式中,客户端通过工厂类来创建一个产品类的实例,而无须直接使用new关键字来创建对象,它是工厂模式家族中最简单的一员。
在使用简单工厂模式时,首先需要对产品类进行重构,不能设计一个包罗万象的产品类,而需根据实际情况设计一个产品层次结构,将所有产品类公共的代码移至抽象产品类,并在抽象产品类中声明一些抽象方法,以供不同的具体产品类来实现,典型的抽象产品类代码如下所示:

public abstract class Product {
    //公共方法的实现
    public void methodSame() {
    }

    // 声明抽象业务方法
    public abstract void methodDiff();
}

在具体产品类中实现了抽象产品类中声明的抽象业务方法,不同的具体产品类可以提供不同的实现,典型的具体产品类代码如下所示:

public class ConcreteProductA extends Product {
    @Override
    public void methodDiff() {
        System.out.println("具体产品A的特性实现");
    }
}

简单工厂模式的核心是工厂类,在没有工厂类之前,客户端一般会使用new关键字来直接创建产品对象,而在引入工厂类之后,客户端可以通过工厂类来创建产品,在简单工厂模式中,工厂类提供了一个静态工厂方法供客户端使用,根据所传入的参数不同可以创建不同的产品对象,典型的工厂类代码如下所示:

public class SimpleFactory {
    public static Product getProduct(String arg) {
        Product product = null;
        if (arg.equalsIgnoreCase("A")) {
            product = new ConcreteProductA();
            // 初始化设置product
        } else if (arg.equalsIgnoreCase("B")) {
            product = new ConcreteProductB();
            // 初始化设置product
        }
        return product;
    }
}

客户端调用,如果追求进一步解耦,可以引入配置文件,每次根据配置文件的值,对产品进行实例化:

    public static void main(String[] args) {
        Product product;
        product = SimpleFactory.getProduct("A"); // 通过工厂类创建产品对象
        product.methodSame();
        product.methodDiff();
    }

总结

简单工厂模式提供了专门的工厂类用于创建对象,将对象的创建和对象的使用分离开,它作为一种最简单的工厂模式在软件开发中得到了较为广泛的应用。

主要优点

简单工厂模式的主要优点如下:

  1. 工厂类包含必要的判断逻辑,可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例,客户端可以免除直接创建产品对象的职责,而仅仅“消费”产品,简单工厂模式实现了对象创建和使用的分离。
  2. 客户端无须知道所创建的具体产品类的类名,只需要知道具体产品类所对应的参数即可,对于一些复杂的类名,通过简单工厂模式可以在一定程度减少使用者的记忆量。
  3. 通过引入配置文件,可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类,在一定程度上提高了系统的灵活性。

主要缺点

简单工厂模式的主要缺点如下:

  1. 由于工厂类集中了所有产品的创建逻辑,职责过重,一旦不能正常工作,整个系统都要受到影响。
  2. 使用简单工厂模式势必会增加系统中类的个数(引入了新的工厂类),增加了系统的复杂度和理解难度。
  3. 系统扩展困难,一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑,在产品类型较多时,有可能造成工厂逻辑过于复杂,不利于系统的扩展和维护。
  4. 简单工厂模式由于使用了静态工厂方法,造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构。

适用场景

在以下情况下可以考虑使用简单工厂模式:

  1. 工厂类负责创建的对象比较少,由于创建的对象较少,不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂。
  2. 客户端只知道传入工厂类的参数,对于如何创建对象并不关心。

练习

使用简单工厂模式设计一个可以创建不同几何形状(如圆形、方形和三角形等)的绘图工具,每个几何图形都具有绘制draw()和擦除erase()两个方法,要求在绘制不支持的几何图形时,提示一个UnSupportedShapeException。

实现

相关代码Github地址
文章参考-刘伟