设计模式(一):工厂模式

概述

工厂模式(Factory Pattern)属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。 在工厂模式中,我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑,并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。

工厂模式旨在与解决接口实现类选择这一类问题,让实例创建的代码使用实例的方法解耦。

当我们需要根据不同的明确条件下创建不同的实例的时候,就可以使用工厂模式。

工厂模式分为三类:

  • 工厂方法模式:一个工厂生产固定的一个类。
  • 简单/静态工厂模式:一个工厂生产固定种类的多个类。
  • 抽象工厂模式:一个抽象工厂生产一

一、工厂方法模式

假设我们有一个导出报表的抽象类:

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/**
* 文件导出接口
*/
public abstract class Exporter {
void export();
}

他现在有一个Excel导出实现类:

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/**
* Excel导出实现类
*/
public class ExcelExporter extend Exporter{

private String modelPath;

private String fileName;

@Override
public void export() {
System.out.println("导出Excel:"+"模板路径:"+ modelPath +"文件名:" + fileName);
}

public ExcelExporter(String modelPath, String fileName) {
this.modelPath = modelPath;
this.fileName = fileName;
}
}

现在我们需要在一个方法里去调用它,让客户可以导出报表:

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//从配置中读取模板路径
String modelPath = Config.getExcelModelPath();
//获取文件名
String fileName = name + Config.getExcelLastName();
ExcelExporter ee = new ExcelExporter(modelPath, fileName);
//一些其他业务逻辑
... ...
ee.export();

我们在很多方法都需要调用这个类,但是每次使用都要写那么多行代码,实在太麻烦,而且万一忽然modelPath或者fileName这些参数要改,那工程量也很让人头痛。

所以我们可以把获取对象的操作提出来,把读取配置路径等方法都单独提出来,最后统一放到一个工厂类里:

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/**
* Excel文件导出实现类的工厂
*/
public class ExcelExporterFactory {

public String getExcelLastName(){
return Config.getExcelLastName();
}

public String getModePath(){
return Config.getExcelModelPath();
}

public ExcelExporter getExporter(String type) {
return new ExcelExporter(getModePath(),getExcelLastName());
}
}

最后使用的时候不需要在意实例化的过程,只需要调用方法获取新对象就行了:

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ExcelExporterFactory factory = new ExcelExporterFactory();
factory.getExcelExporter().export();

值得一提的是,由于工厂的特殊性,它大多数情况下都是单例的。

不难发现,工厂方法模式有以下优点:

  • 1:客户端不需要在负责对象的创建,明确了各个类的职责
  • 2:如果有新的对象增加,只需要增加一个具体的类和具体的工厂类即可;
  • 3:不会影响已有的代码,后期维护容易,增强系统的扩展性。

二、简单/静态工厂

工厂方法模式确实好,但是有时候我们需要用工厂生产的往往只有特定的几个类,其他的直接new就可以了。这种情况下在为每一个类单独创建一个工厂类太过麻烦,为此我们让一个工厂去生产固定的那几种类,这就是简单/静态工厂。

假设我们目前只需要导出Excel和word类型的报表,我们在上一个例子的基础上再加一WordExporter实现类:

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/**
* Excel导出实现类
*/
public class WordExporter extend Exporter {

private String modelPath;

private String fileName;

@Override
public void export() {
System.out.println("导出Word!");
}

public WordExporter(String modelPath, String fileName) {
this.modelPath = modelPath;
this.fileName = fileName;
}

}

然后我们改造一下原本的ExcelExporterFactory,让他也能生产WordExporter:

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/**
* 文件导出实现类的简单工厂
*/
public class ExporterFactory {

public String getExcelLastName(){
return Config.getExcelLastName();
}

public String getModePath(){
return Config.getExcelModelPath();
}

public Exporter getExporter(String type) {
//根据条件返回对应的实例
if ("word".equals(type)) {
return new WordExporter(getModePath(),getExcelLastName());
} else if ("excel".equals(type)) {
return new ExcelExporter(getModePath(),getExcelLastName());
}else {
throw new RuntimeException("导出类型不存在!");
}
}

}

当我们要调用的时候,直接通过工厂调用就可以了:

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ExporterFactory factory = new ExporterFactory();
factory.getExcelExporter(type).export();

这个就是简单工厂

在简单工厂的基础上,我们不难看出,现在的ExporterFactory总是只能生产固定的那几种类,那么其实调用getExporter()去获取实现类的时候根本没必要new一个新工厂。

于是我们将这个工程里的所有方法都变成静态方法,调用的时候就很方便了:

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ExportService es = ExporterFactory.getExporter(type);

这个就是静态工厂

三、抽象工厂模式

简单工厂对工厂方法做了减法,简化了代码结构,但是简单工厂违背了开闭原则,如果要添加新的产品,就需要修改工厂类代码。而传统的工厂方法模式,如果有很多产品的情况下又会创建过多的工厂类。

为此,我们对工厂方法模式做加法,就有了抽象工厂模式:由顶层的抽象工厂提供生产产品的接口,具体的生产过程由继承了抽象工厂的子工厂去实现。

举个例子:

根据上文,我们现在有了Exporter接口,和两个实现类ExcelExporter和WordExporter,现在我们有了新的需求:

导出的报表要分成两种类型:有数据的表格和没有数据的表格。(empty)

1.产品的抽象

我们先对产品进行抽象:

Exporter这个类不管是否有数据,都需要导出方法 export(),然后根据表格是否有数据,还需要一个方法 empty()

我们将其分为由原本的ExcelExporter和WordExporter也变成抽象类,只实现各种的export()方法,然后再针对ExcelExporter和WordExporter再拆分,得到无数据表格类EmptyExcelExporter,EmptyWordExporter,有数据表格类FullExcelExporter,FullWordExporter。

抽象工厂生产产品的抽象

2.工厂的抽象

由于产品的层级变成了三层,原本用于生产WordExporter和ExcelExporter的工厂ExporterFactory也要进行拆分。

将ExporterFactory变为接口,里面规定了getExcelExporter()getWordExporter()两个接口方法,然后由EmptyExporterFactory还有FullExporterFactory工厂去

工厂类的抽象

不难看出,抽象工厂通过多了一层抽象,减少了工厂类的数量,但是当要添加一类产品,比如加一个导出PDF类,同样要修改ExporterFactory及其实现类。

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