24种设计模式--抽象工厂模式【Abstract Factory Pattern】

  女娲造人,人是造出来了,世界是热闹了,可是低头一看,都是清一色的类型,缺少关爱、仇恨、喜怒哀乐等情绪,人类的生命太平淡了,女娲一想,猛然一拍脑袋,忘记给人类定义性别了,那怎么办?抹掉重来,然后就把人类重新洗牌,准备重新开始制造人类。
  由于先前的工作已经花费了很大的精力做为铺垫,也不想从头开始了,那先说人类(Product 产品类)怎么改吧,好,有了,给每个人类都加一个性别,然后再重新制造,这个问题解决了,那八卦炉怎么办?只有一个呀,要么生产出全都是男性,要不都是女性,那不行呀,有了,把已经有了一条生产线——八卦炉(工厂模式中的 Concrete Factory)拆开,于是女娲就使用了“八卦拷贝术”,把原先的八卦炉一个变两个,并且略加修改,就成了女性八卦炉(只生产女性,一个具体工厂的实现类)和男性八卦炉(只生产男性,又一个具体工厂的实现类),这个过程的类图如下:
  先看人类(也就是产品)的类图:

  这个类图也比较简单,Java 的典型类图,一个接口,几个抽象类,然后是几个实现类,没啥多说的,其中三个抽象类在抽象工厂模式中是叫做产品等级,六个实现类是叫做产品族,这个也比较好理解,实现类嘛是真实的产品,一个叫产品,多了就叫产品族,然后再看工厂类:

  其中抽象工厂只实现了一个 createHuman 的方法,目的是简化实现类的代码工作量,这个在讲代码的时候会说。
  这里还使用了 Jdk 1.5 的一个新特性 Enum 类型,完整的类图如下,这个看不大清楚,其实就是上面那两个类图加起来,大家可以看源码中的那个类图文件:

  然后类图讲解完毕,我们来看程序实现:

  1 package com.pattern.abtructFactory;
  2
  3 /**
  4  * 定义一个人类的统称
  5  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  6  *
  7  */
  8 public interface Human {
  9
 10     /**
 11      * 首先定义什么是人类,会笑的
 12      */
 13     public void laugh();
 14
 15     /**
 16      * 人类还会哭,代表痛苦
 17      */
 18     public void cry();
 19
 20     /**
 21      * 人类会说话
 22      */
 23     public void talk();
 24
 25     /**
 26      * 定义性别
 27      */
 28     public void sex();
 29
 30 }
 31
 32 人类的接口定义好,然后根据接口创建三个抽象类,也就是三个产品等级, 实现 laugh()、 cry()、talk()
 33 三个方法,以 AbstractYellowHuman 为例:
 34
 35 package com.pattern.abtructFactory;
 36
 37 /**
 38  * 抽象的黄色人种
 39  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
 40  *
 41  */
 42 public abstract class AbstractYellowHuman implements Human{
 43
 44     @Override
 45     public void cry() {
 46         System.out.println("黄色人种会哭");
 47     }
 48
 49     @Override
 50     public void laugh() {
 51         System.out.println("黄色人种会大笑");
 52     }
 53
 54     @Override
 55     public void talk() {
 56         System.out.println("黄色人种会说话,一般说的都是双字节");
 57     }
 58
 59 }
 60
 61 package com.pattern.abtructFactory;
 62
 63 /**
 64  * 抽象的白色人种
 65  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
 66  *
 67  */
 68 public abstract class AbstractWhiteHuman implements Human {
 69
 70     @Override
 71     public void cry() {
 72         System.out.println("白色人种会哭");
 73     }
 74
 75     @Override
 76     public void laugh() {
 77         System.out.println("白色人种会大笑");
 78     }
 79
 80     @Override
 81     public void talk() {
 82         System.out.println("白色人种会说话,一般都是单字节");
 83     }
 84
 85 }
 86
 87 package com.pattern.abtructFactory;
 88
 89 /**
 90  * 抽象的黑色人种
 91  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
 92  *
 93  */
 94 public abstract class AbstractBlackHuman implements Human {
 95
 96     @Override
 97     public void cry() {
 98         System.out.println("黑人会哭");
 99     }
100
101     @Override
102     public void laugh() {
103         System.out.println("黑人会笑");
104     }
105
106     @Override
107     public void talk() {
108         System.out.println("黑人可以说话,一般人听不懂");
109     }
110
111 }

  三个抽象类都实现完毕了,然后就是些实现类了。其实,你说抽象类放这里有什么意义吗?就是不允许你 new 出来一个抽象的对象呗,使用非抽象类完全就可以代替,呵呵,杀猪杀尾巴,各有各的杀法,不过既然进了 Java 这个门就要遵守 Java 这个规矩,我们看实现类:

 1 package com.pattern.abtructFactory;
 2
 3 /**
 4  * 男性黄种人
 5  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
 6  *
 7  */
 8 public class YellowMaleHuman extends AbstractYellowHuman{
 9
10     @Override
11     public void sex() {
12         System.out.println("该黄种人的性别为男...");
13     }
14
15 }
16
17 package com.pattern.abtructFactory;
18
19 /**
20  * 女性黄种人
21  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
22  *
23  */
24 public class YellowFemaleHuman extends AbstractYellowHuman{
25
26     @Override
27     public void sex() {
28         System.out.println("该黄色人种的性别为女...");
29     }
30
31 }
32
33 package com.pattern.abtructFactory;
34
35 /**
36  * 男性白种人
37  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
38  *
39  */
40 public class WhiteMaleHuman extends AbstractWhiteHuman{
41
42     @Override
43     public void sex() {
44         System.out.println("该白种人的性别为男...");
45     }
46
47 }
48
49 package com.pattern.abtructFactory;
50
51 /**
52  * 女性白种人
53  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
54  *
55  */
56 public class WhiteFemaleHuman extends AbstractWhiteHuman{
57
58     @Override
59     public void sex() {
60         System.out.println("该白色人种的性别为女...");
61     }
62
63 }
64
65 package com.pattern.abtructFactory;
66
67 /**
68  * 男性黑种人
69  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
70  *
71  */
72 public class BlackMaleHuman extends AbstractBlackHuman{
73
74     @Override
75     public void sex() {
76         System.out.println("该黄种人的性别为男...");
77     }
78
79 }
80
81 package com.pattern.abtructFactory;
82
83 /**
84  * 女性黑种人
85  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
86  *
87  */
88 public class BlackFemaleHuman extends AbstractBlackHuman{
89
90     @Override
91     public void sex() {
92         System.out.println("该黑色人种的性别为女...");
93     }
94
95 }

  抽象工厂模式下的产品等级和产品族都已经完成,也就是人类以及产生出的人类是什么样子的都已经定义好了,下一步就等着工厂开工创建了,那我们来看工厂类。
  在看工厂类之前我们先看那个枚举类型,这个是很有意思的:

 1 package com.pattern.abtructFactory;
 2
 3 /**
 4  * 世界上有哪些类型的人,列出来
 5  * JDK 1.5开始引入enum类型
 6  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
 7  *
 8  */
 9 public enum HumanEnum {
10
11     //把世界上所有人类型都定义出来
12     YellowMaleHuman("com.pattern.abtructFactory.YellowMaleHuman"),
13
14     YellowFemaleHuman("com.pattern.abtructFactory.YellowFemaleHuman"),
15
16     WhiteFemaleHuman("com.pattern.abtructFactory.WhiteFemaleHuman"),
17
18     WhiteMaleHuman("com.pattern.abtructFactory.WhiteMaleHuman"),
19
20     BlackFemaleHuman("com.pattern.abtructFactory.BlackFemaleHuman"),
21
22     BlackMaleHuman("com.pattern.abtructFactory.BlackMaleHuman");
23
24     private String value = "";
25
26     //定义构造函数,目的是Data(value)类型的相匹配
27     private HumanEnum(String value){
28         this.value = value;
29     }
30
31     public String getValue(){
32         return this.value;
33     }
34
35 }

  我之所以引入 Enum 这个类型,是想让大家在看这本书的时候能够随时随地的学到点什么,你如果看不懂设计模式,你可以从我的程序中学到一些新的技术点,不用像我以前报着砖头似的书在那里啃,看一遍不懂,再看第二遍,然后翻了英文原本才知道,哦~,原来是这样滴,只能说有些翻译家实在不懂技术。

  我在讲解技术的时候,尽量少用专业术语,尽量使用大部分人类都能理解的语言。Enum 以前我也很少用,最近在一个项目中偶然使用上了,然后才发觉它的好处,Enum 类型作为一个参数传递到一个方法中时,在 Junit 进行单元测试的时候,不用判断输入参数是否为空、长度为 0 的边界异常条件,如果方法传入的参数不是 Enum 类型的话,根本就传递不进来,你说定义一个类,定义一堆的静态变量,这也可以呀,这个不和你抬杠,上面的代码我解释一下,构造函数没啥好说的,然后是 getValue()方法,就是获得枚举类型中一个元素的值,枚举类型中的元素也是有名称和值的,这个和 HashMap 有点类似。
  然后,我们看我们的工厂类,先看接口:

 1 package com.pattern.abtructFactory;
 2
 3 /**
 4  * 这次定一个接口,应该要造不同性别的人,需要不同的生产线
 5  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
 6  *
 7  */
 8 public interface HumanFactory {
 9
10     //制造黄色人种
11     public Human createYellowHuman();
12
13     //制造一个白色人种
14     public Human createWhiteHuman();
15
16     //制造一个黑人人种
17     public Human createBlackHuman();
18
19 }
20
21 package com.pattern.abtructFactory;
22
23 /**
24  * 编写一个抽象类,根据enum创建一个人类出来
25  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
26  *
27  */
28 public abstract class AbstractHumanFactory implements HumanFactory{
29
30     /**
31      * 给定一个性别人种,创建一个人类出来,专业术语是产生产品等级
32      */
33     protected Human createHuman(HumanEnum humanEnum){
34         Human human = null;
35         //如果传递进来不是一个Enum中具体的一个Element的话,则不处理
36         if(!humanEnum.getValue().equals("")){
37             try {
38                 //直接产生一个实例
39                 human = (Human) Class.forName(humanEnum.getValue()).newInstance();
40             } catch (Exception e) {
41                 //因为使用了enum,这个异常情况不会产生了
42                 e.printStackTrace();
43             }
44         }
45         return human;
46     }
47
48 }

  这就是引入 enum 的好处,createHuman(HumanEnum humanEnum)这个方法定义了输入参数必须是 HumanEnum 类型,然后直接使用humanEnum.getValue()方法就能获得具体传递进来的值,这个抽象类的目的就是减少下边实现类的代码量,我们看实现类:

  1 package com.pattern.abtructFactory;
  2
  3 /**
  4  * 男性创建工厂
  5  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  6  *
  7  */
  8 public class MaleHumanFactory extends AbstractHumanFactory{
  9
 10     /**
 11      * 创建一个男性黑种人
 12      */
 13     @Override
 14     public Human createBlackHuman() {
 15         return super.createHuman(HumanEnum.BlackMaleHuman);
 16     }
 17
 18     /**
 19      * 创建一个男性白种人
 20      */
 21     @Override
 22     public Human createWhiteHuman() {
 23         return super.createHuman(HumanEnum.WhiteMaleHuman);
 24     }
 25
 26     /**
 27      * 创建一个男性黄种人
 28      */
 29     @Override
 30     public Human createYellowHuman() {
 31         return super.createHuman(HumanEnum.YellowMaleHuman);
 32     }
 33
 34 }
 35
 36 package com.pattern.abtructFactory;
 37
 38 /**
 39  * 女性创建工厂
 40  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
 41  *
 42  */
 43 public class FemaleHumanFactory extends AbstractHumanFactory{
 44
 45     /**
 46      * 创建一个女性黑种人
 47      */
 48     @Override
 49     public Human createBlackHuman() {
 50         return super.createHuman(HumanEnum.BlackFemaleHuman);
 51     }
 52
 53     /**
 54      * 创建一个女性白种人
 55      */
 56     @Override
 57     public Human createWhiteHuman() {
 58         return super.createHuman(HumanEnum.WhiteFemaleHuman);
 59     }
 60
 61     /**
 62      * 创建一个女性黄种人
 63      */
 64     @Override
 65     public Human createYellowHuman() {
 66         return super.createHuman(HumanEnum.YellowFemaleHuman);
 67     }
 68
 69 }
 70
 71 package com.pattern.abtructFactory;
 72
 73 /**
 74  * 女娲建立起了两条生产线,分别是:
 75  * 男性生产线
 76  * 女性生产线
 77  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
 78  *
 79  */
 80 public class NvWa {
 81
 82     public static void main(String[] args) {
 83
 84         //第一条生产线,男性生产线
 85         HumanFactory maleHumanFactory = new MaleHumanFactory();
 86
 87         //第二条生产线,女性生产线
 88         HumanFactory femaleHumanFactory = new FemaleHumanFactory();
 89
 90         //生产线建立完毕,开始生产人了
 91         for(int i=0;i<100;i++){
 92             Human maleYellowHuman = maleHumanFactory.createYellowHuman();
 93             maleYellowHuman.cry();
 94             maleYellowHuman.laugh();
 95             maleYellowHuman.talk();
 96             maleYellowHuman.sex();
 97             System.out.println("\n");
 98         }
 99         for(int i=0;i<100;i++){
100             Human femaleYellowHuman = femaleHumanFactory.createYellowHuman();
101             femaleYellowHuman.cry();
102             femaleYellowHuman.laugh();
103             femaleYellowHuman.talk();
104             femaleYellowHuman.sex();
105             System.out.println("\n");
106         }
107
108     }
109
110 }

  两个八卦炉,一个造女的,一个造男的,开足马力,一直造到这个世界到现在这个模式为止。
  抽象工厂模式讲完了,那我们再思考一些问题:工厂模式有哪些优缺点?先说优点,非常重要的一点就是,工厂模式符合 OCP 原则,也就是开闭原则,比如就性别的问题,这个世界上还存在双性人,是男也是女的人,那这个就是要在我们的产品族中增加一类产品,同时再增加一个工厂就可以解决这个问题。那还有没有其他好处呢?抽象工厂模式,还有一个非常大的优点,高内聚,低耦合,在一个较大的项目组,产品是由一批人定义开发的,但是提供其他成员访问的时候,只有工厂方法和产品的接口,也就是说只需要提供 Product Interface 和 Concrete Factory 就可以产生自己需要的对象和方法,Java 的高内 聚低耦合的特性表现的一览无遗。

时间: 2024-11-08 21:06:40

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