工廠方法模式（講）

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工廠方法模式(FactoryMethod)—對象創(chuàng)立型模式

工廠模式有以下幾種形態(tài)：

簡單工廠（SimpleFactory)模式；

工廠方法(FactoryMethod)模式，又稱多形性工廠(PolymorphicFactory)模式；抽象工廠(AbstractFactory)模式,又稱工具箱(Kit或Toolkit)模式

概述

在軟件系統(tǒng)中，經(jīng)常面臨著“某個對象〞的創(chuàng)立工作，由于需求的變化，這個對象的具體實現(xiàn)經(jīng)常面臨著猛烈的變化，但是它卻擁有比較穩(wěn)定的接口。如何應(yīng)對這種變化？提供一種封裝機制來隔離出“這個易變對象〞的變化，從而保持系統(tǒng)中“其它依靠該對象的對象〞不隨著需求的改變而改變？這就是要說的FactoryMethod模式了。意圖

定義一個用戶創(chuàng)立對象的接口，讓子類決定實例化哪一個類。FactoryMethod使一個類的實例化延遲到其子類。工廠方法模式講解

在工廠方法模式中，核心的工廠類不再負責(zé)所有產(chǎn)品的創(chuàng)立，而是將具體創(chuàng)立工作交給子類去做。這個核心類僅僅負責(zé)給出具體工廠必需實現(xiàn)的接口，而不接觸哪一個產(chǎn)品類被實例化這種細節(jié)。這使得工廠方法模式可以允許系統(tǒng)在不修改工廠角色的狀況下引進新產(chǎn)品。在FactoryMethod模式中，工廠類與產(chǎn)品類往往具有平行的等級結(jié)構(gòu)，它們之間一一對應(yīng)。

現(xiàn)在我們考慮一個日志記錄的例子（這里我們只是為了說明FactoryMethod模式，實際項目中的日志記錄不會這么去做，也要比這繁雜一些）。假定我們要設(shè)計日志

記錄的類，支持記錄的方法有FileLog和EventLog兩種方式。在這里我們先不談設(shè)計模式，那么這個日志記錄的類就很好實現(xiàn)了：1

///

2///日志記錄類3///4publicclassLog56

7publicvoidWriteEvent()8

{{

9Console.WriteLine(\10}11

12publicvoidWriteFile()13

{

14Console.WriteLine(\15}16

17publicvoidWrite(stringLogType)18

{

19switch(LogType.ToLower())20

{

21case\22WriteEvent();

23break;24

25case\26WriteFile();27break;28

29default:30break;31}32}33}34

這樣的程序結(jié)構(gòu)顯然不能符合我們的要求，假使我們增加一種新的日志記錄的方式DatabaseLog，那就要修改Log類，隨著記錄方式的變化，switch語句在不斷的變化，這樣就引起了整個應(yīng)用程序的不穩(wěn)定，進一步分析上面的代碼，發(fā)現(xiàn)對于EventLog和FileLog是兩種完全不同的記錄方式，它們之間不應(yīng)當(dāng)存在必然的聯(lián)系，而應(yīng)當(dāng)把它們分別作為單獨的對象來對待。1

///

2///EventLog類3///4publicclassEventLog5

{

6publicvoidWrite()7

{

8Console.WriteLine(\9}10}1112

///

13///FileLog類14///15publicclassFileLog16

{

17publicvoidWrite()18

{

19Console.WriteLine(\20}21}22

進一步抽象，為它們抽象出一個共同的父類，結(jié)構(gòu)圖如下：

實現(xiàn)代碼：1

///

2///Log類3///

4publicabstractclassLog5

{

6publicabstractvoidWrite();7}8

此時EventLog和FileLog類的代碼應(yīng)當(dāng)如下：1

///

2///EventLog類3///

4publicclassEventLog:Log5

{

6publicoverridevoidWrite()7

{

8Console.WriteLine(\9}10}11

///

12///FileLog類13///14publicclassFileLog:Log

15{

16publicoverridevoidWrite()17

{

18Console.WriteLine(\19}20}21

此時我們再看增加新的記錄日志方式DatabaseLog的時候，需要做哪些事情？只需要增加一個繼承父類Log的子類來實現(xiàn)，而無需再去修改EventLog和FileLog類，這樣的設(shè)計滿足了類之間的層次關(guān)系，又很好的符合了面向?qū)ο笤O(shè)計中的單一職責(zé)原則，每一個類都只負責(zé)一件具體的事情。到這里似乎我們的設(shè)計很完美了，事實上我們還沒有看客戶程序如何去調(diào)用。在應(yīng)用程序中，我們要使用某一種日志記錄方式，可能會用到如下這樣的語句：

EventLogeventlog=newEventLog();eventlog.Write();

當(dāng)日志記錄的方式從EventLog變化為FileLog，我們就得修改所有程序代碼中出現(xiàn)上面語句的部分，這樣的工作量是可想而知的。此時就需要解耦具體的日志記錄方式和應(yīng)用程序。這就要引入FactoryMethod模式了，每一個日志記錄的對象就是工廠所生成的產(chǎn)品，既然有兩種記錄方式，那就需要兩個不同的工廠去生產(chǎn)了，代碼如下：1

///

2///EventFactory類3///

4publicclassEventFactory5

{

6publicEventLogCreate()7

{

8returnnewEventLog();9}10}11

///

12///FileFactory類13///14publicclassFileFactory15

{

16publicFileLogCreate()17

{

18returnnewFileLog();19}20}21

這兩個工廠和具體的產(chǎn)品之間是平行的結(jié)構(gòu)，并一一對應(yīng)，并在它們的基礎(chǔ)上抽象出一個公用的接口，結(jié)構(gòu)圖如下：

實現(xiàn)代碼如下：1

///

2///LogFactory類3///

4publicabstractclassLogFactory5

{

6publicabstractLogCreate();7}8

此時兩個具體工廠的代碼應(yīng)當(dāng)如下：1

///

2///EventFactory類3///

4publicclassEventFactory:LogFactory5

{

6publicoverrideEventLogCreate()

7{

8returnnewEventLog();9}10}11

///

12///FileFactory類13///

14publicclassFileFactory:LogFactory15

{

16publicoverrideFileLogCreate()17

{

18returnnewFileLog();19}20}21

這樣通過工廠方法模式我們把上面那對象創(chuàng)立工作封裝在了工廠中，此時我們似乎完成了整個FactoryMethod的過程。這樣達到了我們應(yīng)用程序和具體日志記錄對象之間解耦的目的了嗎？看一下此時客戶端程序代碼：1

///

2///App類

3///4publicclassApp5

{

6publicstaticvoidMain(string[]args)

7{

8LogFactoryfactory=newEventFactory();9

10Loglog=factory.Create();11

12log.Write();13}14}15

在客戶程序中，我們有效地避免了具體產(chǎn)品對象和應(yīng)用程序之間的耦合，可是我們也看到，增加了具體工廠對象和應(yīng)用程序之間的耦合。那這樣畢竟帶來什么好處呢？我們知道，在應(yīng)用程序中，Log對象的創(chuàng)立是頻繁的，在這里我們可以把LogFactoryfactory=newEventFactory();

這句話放在一個類模塊中，任何需要用到Log對象的地方依舊不變。要是換一種日志記錄方式，只要修改一處為：

LogFactoryfactory=newFileFactory();

其余的任何地方我們都不需要去修改。有人會說那還是修改代碼，其實在開發(fā)中我們很難避免修改，但是我們可以盡量做到只修改一處。結(jié)構(gòu)圖

適用性

在以下狀況下，適用于工廠方法模式：

1.當(dāng)一個類不知道它所必需創(chuàng)立的對象的類的時候。2.當(dāng)一個類希望由它的子類來指定它所創(chuàng)立的對象的時候。

3.當(dāng)類將創(chuàng)立對象的職責(zé)委托給多個幫助子類中的某一個，并且你希望將哪一個幫助

子類是代理者這一信息局部化的時候。

生活中的例子

工廠方法定義一個用于創(chuàng)立對象的接口，但是讓子類決定實例化哪個類。壓注成型演示了這種模式。塑料玩具制造商加工塑料粉，將塑料注入到希望形狀的模具中。玩具的類別（車，人物等等）是由模具決定的。

例子抽象工廠（Creator）角色：是工廠方法模式的核心，與應(yīng)用程序無關(guān)。任何在模式中創(chuàng)立的對象的工廠類必需實現(xiàn)這個接口。具體工廠（ConcreteCreator）角色：這是實現(xiàn)抽象工廠接口的具體工廠類，包含與應(yīng)用程序密切相關(guān)的規(guī)律，并且受到應(yīng)用程序調(diào)用以創(chuàng)立產(chǎn)品對象。在上圖中有兩個這樣的角色：BulbCreator與TubeCreator。抽象產(chǎn)品（Product）角色：工廠方法模式所創(chuàng)立的對象的超類型，也就是產(chǎn)品對象的共同父類或共同擁有的接口。在上圖中，這個角色是Light。具體產(chǎn)品（ConcreteProduct）角色：這個角色實現(xiàn)了抽象產(chǎn)品角色所定義的接口。某具體產(chǎn)品有專門的具體工廠創(chuàng)立，它們之間往往一一對應(yīng)。程序舉例：usingSystem;publicabstractclassLight{publicabstractvoidTurnOn();publicabstractvoidTurnOff();}publicclassBulbLight:Light{publicoverridevoidTurnOn(){Console.WriteLine(\publicoverridevoidTurnOff(){Console.WriteLine(\}publicclassTubeLight:Light{publicoverridevoidTurnOn(){Console.WriteLine(\publicoverridevoidTurnOff(){Console.WriteLine(\}publicabstractclassCreator{publicabstractLightfactory();}publicclassBulbCreator:Creator{publicoverrideLightfactory(){returnnewBulbLight();}}publicclassTubeCreator:Creator{publicoverrideLightfactory(){returnnewTubeLight();}}publicclassClient{publicstaticvoidMain(){Creatorc1=newBulbCreator();Creatorc2=newTubeCreator();Lightl1=c1.factory();Lightl2=c2.factory();l1.TurnOn();l1.TurnOff();Console.WriteLine(\l2.TurnOn();l2.TurnOff();}}工廠方法的活動序列圖

活動過程包括：客戶端創(chuàng)立BulbCreator對象，客戶端持有此對象的類型是Creator，而實際類型是BulbCreator。然后客戶端調(diào)用BulbCreator的factory方法，之后BulbCreator調(diào)用BulbLight的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)造出產(chǎn)品BulbLight對象。實現(xiàn)要點

1．FactoryMethod模式的兩種狀況：一是Creator類是一個抽象類且它不提供它所聲明的工廠方法的實現(xiàn)；二是Creator是一個具體的類且它提供一個工廠方法的缺省實現(xiàn)。

2．工廠方法是可以帶參數(shù)的。

3．工廠的作用并不僅僅只是創(chuàng)立一個對象，它還可以做對象的初始化，參數(shù)的設(shè)置等。效果

1．用工廠方法在一個類的內(nèi)部創(chuàng)立對象尋常比直接創(chuàng)立對象更靈活。

2．FactoryMethod模式通過面向?qū)ο蟮氖址?，將所要?chuàng)立的具體對象的創(chuàng)立工作延

遲到了子類，從而提供了一種擴展的策略，較好的解決了這種緊耦合的關(guān)系。總結(jié)

FactoryMethod模式是設(shè)計模式中應(yīng)用最為廣泛的模式，通過本文，相信讀者已經(jīng)對它有了一定的認識。然而我們要明確的是：在面向?qū)ο蟮木幊讨?，對象的?chuàng)立工作十分簡單，對象的創(chuàng)立時機卻很重要。FactoryMethod要解決的就是對象的創(chuàng)立時機問題，它提供了一種擴展的策略，很好地符合了開放封閉原則。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)只用一個產(chǎn)品類等級不足以描述所有的產(chǎn)品類,包括以后可能要添加的新的產(chǎn)品類時，就應(yīng)當(dāng)考慮采用工廠方法模式。由于工廠方法模式可以容大量個實的工廠類，以每一個工廠類負責(zé)每一個產(chǎn)品類等級，因此這種模式可以容納所有的產(chǎn)品等級。

區(qū)別：

關(guān)于工廠方法的一點探討，我們知道工廠方法屬于類型創(chuàng)立模式，而抽象工廠屬于對象創(chuàng)立模式，并且所謂的類創(chuàng)立模式就是把創(chuàng)立工作延遲到子類，而對象創(chuàng)立模式則將延遲到另一個對象。

工廠方法模式的意義是定義一個創(chuàng)立產(chǎn)品對象的工廠接口，將實際創(chuàng)立工作推遲到子類當(dāng)中。核心工廠類不再負責(zé)產(chǎn)品的創(chuàng)立，這樣核心類成為一個抽象工廠角色，僅負責(zé)具體工廠子類必需實現(xiàn)的接口

工廠解決的問題是一個系列的對象的創(chuàng)立；工廠方法模式在農(nóng)場系統(tǒng)中的實現(xiàn)1背景

在簡單工廠模式中，有個全能的園丁，控制所有作物的種植、生長和收獲?，F(xiàn)在農(nóng)場規(guī)模變大了，管理更加專業(yè)化了。過去全能的園丁沒有了，每一種作物都有專門的園丁管理，形成了規(guī)?；蛯I(yè)化生產(chǎn)。

2系統(tǒng)設(shè)計機構(gòu)圖

3實現(xiàn)源碼

3.1水果產(chǎn)品接口Fruit.java

packagecom.lavasoft.patterns.factorymethod.ybms;/**

*CreatedbyIntelliJIDEA.*FileName:Fruit.java*ReadMe:水果接口*/

publicinterfaceFruit{/***種植*/

voidplant();/***生長*/

voidgrow();/***收獲

*/

voidharvest();}

3.2具體產(chǎn)品蘋果Apple.java

packagecom.lavasoft.patterns.factorymethod.ybms;/**

*CreatedbyIntelliJIDEA.*FileName:Apple.java*ReadMe:水果工廠的產(chǎn)品:蘋果*/

publicclassAppleimplementsFruit{privateinttreeAge;/***種植*/

publicvoidplant(){

System.out.println(\}/***生長*/

publicvoidgrow(){

System.out.println(\}

/***收獲*/

publicvoidharvest(){

System.out.println(\}/**

*@return返回樹齡*/

publicintgetTreeAge(){returntreeAge;}/***設(shè)置樹齡*/

publicvoidsetTreeAge(inttreeAge){this.treeAge=treeAge;}}

3.3具體產(chǎn)品葡萄：Grape.java

packagecom.lavasoft.patterns.factorymethod.ybms;/**

*CreatedbyIntelliJIDEA.*FileName:Grape.java*ReadMe:水果工廠的產(chǎn)品:葡萄

*/

publicclassGrapeimplementsFruit{privatebooleanseedless;//是否有籽/***種植*/

publicvoidplant(){

System.out.println(\}/***生長*/

publicvoidgrow(){

System.out.println(\}/***收獲*/

publicvoidharvest(){

System.out.println(\}/**

*@return是否有籽*/

publicbooleangetSeedless(){

returnseedless;}/**

*有無籽的賦值方法*/

publicvoidsetSeedless(booleanseedless){this.seedless=seedless;}/***輔助方法*/

publicstaticvoidlog(Stringmsg){System.out.println(msg);}}

3.4具體產(chǎn)品草莓：Strawberry.java

packagecom.lavasoft.patterns.factorymethod.ybms;/**

*CreatedbyIntelliJIDEA.*FileName:Strawberry.java*ReadMe:水果工廠的產(chǎn)品:草莓*/

publicclassStrawberryimplementsFruit{/***生長

*/

publicvoidgrow(){

System.out.println(\}/***收獲*/

publicvoidharvest(){

System.out.println(\}/***種植*/

publicvoidplant(){

System.out.println(\}/***輔助方法*/

publicstaticvoidlog(Stringmsg){System.out.println(msg);}}

3.5水果工廠接口：FruitGardener.java

packagecom.lavasoft.patterns.factorymethod.ybms;/**

*CreatedbyIntelliJIDEA.*FileName:FruitGardener.java*ReadMe:水果工廠接口*/

publicinterfaceFruitGardener{/***工廠方法*

*@return水果*/

publicFruitfactory();}

3.6蘋果工廠：AppleGardener.java

packagecom.lavasoft.patterns.factorymethod.ybms;/**

*CreatedbyIntelliJIDEA.*FileName:AppleGardener.java

*工廠模式--工廠方法模式--一般性模式（農(nóng)場應(yīng)用）*ReadMe:蘋果工廠方法*/

publicclassAppleGardenerimplementsFruitGardener{/**

*工廠方法*

*@return蘋果*/

publicFruitfactory(){Fruitf=newApple();

System.out.println(\水果工廠（AppletGardener）成功創(chuàng)立一個水果：蘋果！\returnf;}}

3.7葡萄工廠：GrapeGardener.java

packagecom.lavasoft.patterns.factorymethod.ybms;/**

*CreatedbyIntelliJIDEA.*FileName:GrapeGardener.java

*工廠模式--工廠方法模式--一般性模式（農(nóng)場應(yīng)用）*ReadMe:添加說明*/

publicclassGrapeGardenerimplementsFruitGardener{/***工廠方法*

*@return葡萄*/

publicFruitfactory(){Fruitf=newGrape();

System.out.println(\水果工廠（GrapeGardener）成功創(chuàng)立一個水果：葡萄！\returnf;}}