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23种设计模式01---工厂模式

宝哥大数据 发布时间:2017-03-28 09:12:13 ,浏览量:1

设计模式(Design Patterns)

   ——可复用面向对象软件的基础

设计模式(Design pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 毫无疑问,设计模式于己于他人于系统都是多赢的,设计模式使代码编制真正工程化,设计模式是软件工程的基石,如同大厦的一块块砖石一样。项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题,每种模式在现在中都有相应的原理来与之对应,每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题,以及该问题的核心解决方案,这也是它能被广泛应用的原因。 希望广大程序爱好者,学好设计模式,做一个优秀的软件工程师!

一、设计模式的分类 总体来说设计模式分为三大类:

创建型模式,共五种:工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

结构型模式,共七种:适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

行为型模式,共十一种:策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

其实还有两类:并发型模式和线程池模式。用一个图片来整体描述一下:

这里写图片描述

二、设计模式的六大原则

1、开闭原则(Open Close Principle)

开闭原则就是说对扩展开放,对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候,不能去修改原有的代码,实现一个热插拔的效果。所以一句话概括就是:为了使程序的扩展性好,易于维护和升级。想要达到这样的效果,我们需要使用接口和抽象类,后面的具体设计中我们会提到这点。

2、里氏代换原则(Liskov Substitution Principle)

里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说,任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。 LSP是继承复用的基石,只有当衍生类可以替换掉基类,软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。—— From Baidu 百科

3、依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)

这个是开闭原则的基础,具体内容:真对接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体。

4、接口隔离原则(Interface Segregation Principle)

这个原则的意思是:使用多个隔离的接口,比使用单个接口要好。还是一个降低类之间的耦合度的意思,从这儿我们看出,其实设计模式就是一个软件的设计思想,从大型软件架构出发,为了升级和维护方便。所以上文中多次出现:降低依赖,降低耦合。

5、迪米特法则(最少知道原则)(Demeter Principle)

为什么叫最少知道原则,就是说:一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用,使得系统功能模块相对独立。

6、合成复用原则(Composite Reuse Principle)

原则是尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。

三、Java的23中设计模式 —工厂模式 工厂模式主要是为创建对象提供过渡接口,以便将创建对象的具体过程屏蔽隔离起来,达到提高灵活性的目的。 引言:
  • 1)还没有工厂时代:假如还没有工业革命,如果一个客户要一款宝马车,一般的做法是客户去创建一款宝马车,然后拿来用。
  • 2)简单工厂模式:后来出现工业革命。用户不用去创建宝马车。因为客户有一个工厂来帮他创建宝马.想要什么车,这个工厂就可以建。比如想要320i系列车。工厂就创建这个系列的车。即工厂可以创建产品。
  • 3)工厂方法模式时代:为了满足客户,宝马车系列越来越多,如320i,523i,30li等系列一个工厂无法创建所有的宝马系列。于是由单独分出来多个具体的工厂。每个具体工厂创建一种系列。即具体工厂类只能创建一个具体产品。但是宝马工厂还是个抽象。你需要指定某个具体的工厂才能生产车出来。
  • 4)抽象工厂模式时代:随着客户的要求越来越高,宝马车必须配置空调。于是这个工厂开始生产宝马车和需要的空调。

    最终是客户只要对宝马的销售员说:我要523i空调车,销售员就直接给他523i空调车了。而不用自己去创建523i空调车宝马车.

    这就是工厂模式。

3.1、工厂模式分成三类:
  • 1、简单工厂模式(Simple Factory):
  • 2、工厂方法模式(Factory Method):
  • 3、抽象工厂模式(Abstract Factory): 这三种模式从上到下逐步抽象,并且更具一般性。 GOF在《设计模式》一书中将工厂模式分为两类:工厂方法模式(Factory Method)与抽象工厂模式(Abstract Factory)。将简单工厂模式(Simple Factory)看为工厂方法模式的一种特例,两者归为一类。

简单工厂模式:又称静态工厂模式 目的:定义一个用于创建对象的接口 缺点:不利于生产系列商品

在简单工厂模式中, 工厂类处于产品类实例化调用的中心位置。工厂类决定哪一个产品类应当被实例化, 如同一个交警在十字路口, 决定各个方向的车辆的行驶的方向。 简单工厂模式的组成:

  • 工厂类角色: 是本模式的核心,具有一定的商业逻辑和判断逻辑。 在java中它往往由一个具体实现。
  • 抽象产品角色: 它一般是产品继承的父类或所实现的接口。在java中由接口或抽象类来实现。
  • 具体产品角色: 工厂类所创建的对象就是此角色的实例。 在java中由一个具体类实现。
4.1、在没有工厂的时代

在工厂时代以前: 如果你想要一款宝马车,通常是我们自己去创造一个,然后使用 从无到有的过程。

package com.chb.bean;
public class BMW320 {
    public BMW320() {
        System.out.println("create a BMW320 car");
    }
}

package com.chb.bean;
public class BMW523 {
    public BMW523() {
        System.out.println("create a BMW523 car");
    }
}

package com.chb.factoryDEsingPattern_NoFactory;
import com.chb.bean.BMW320;
import com.chb.bean.BMW523;
/**
在工厂时代以前: 如果你想要一款宝马车,通常是我们自己去创造一个,然后使用
从无到有的过程。
 */
public class Customer {
    public static void main(String[] args) {
        BMW320 bmw320 = new BMW320();
        BMW523 bmw523 = new BMW523();
    }
}

但是, 客户要直到如何创造一款车,这导致了客户和车紧密耦合在一起了,我要使用一个产品,必须要知道创建这个商品的细节,对于客户是不可忍受的。

为了降低耦合

就出现了工厂类, 把创建宝马的细节放到工厂中,客户直接使用工厂的创建工厂方法,传入想要的宝马型号,而不用考虑创建的细节,这就是工业革命了:简单工厂模式,如下图:

5、工厂模式 产品类:
abstract class BMW {  
    public BMW(){  

    }  
}  

public class BMW320 extends BMW {  
    public BMW320() {  
        System.out.println("制造-->BMW320");  
    }  
}  
public class BMW523 extends BMW{  
    public BMW523(){  
        System.out.println("制造-->BMW523");  
    }  
}  
工厂类:

工厂类角色,本模式的核心, 含有一定的商业逻辑或判断逻辑,用来创建商品。 在本例中, 判断传入的产品类型, 工厂生产对应的宝马车型。

public class Factory {  
   //工厂模式中的工厂类,违背了开闭原则(对扩展开发,对修改封闭),因为当客户不在满足现有的车型, 想要一种新的车型, 而这种车型符合抽象产品(BMW)的制作体系,那么就要在工厂类中添加这种新的车型,就必须修改createBMW()方法,添加新车型,这违背了开闭原则。
    public BMW createBMW(int type) {  
        switch (type) {   
        case 320:  
            return new BMW320();  

        case 523:  
            return new BMW523();  

        default:  
            break;  
        }  
        return null;  
    }  
}  
客户类:
public class Customer {  
    public static void main(String[] args) {  
        Factory factory = new Factory();  
        BMW bmw320 = factory.createBMW(320);  
        BMW bmw523 = factory.createBMW(523);  
    }  
}  

工厂模式中的工厂类,违背了开闭原则(对扩展开发,对修改封闭),因为当客户不在满足现有的车型, 想要一种新的车型, 而这种车型符合抽象产品(BMW)的制作体系,这要创建一个新的产品类,实现抽象产品(BMW), 但在工厂类中添加这种新的车型,就必须修改createBMW()方法,添加新车型,这违背了开闭原则。可想而知,对如新加入的产品,工厂类是被动的。对于这样的工厂类,我们称它为全能类或者上帝类。   我们举的例子是最简单的情况,而在实际应用中,很可能产品是一个多层次的树状结构。由于简单工厂模式中只有一个工厂类来对应这些产品,所以这可能会把我们的上帝累坏了,也累坏了我们这些程序员。

6、工厂方法模式

工厂方法模式作为救世主出现了。 工厂类定义成了接口,而每新增的车种类型,就增加该车种类型对应工厂类的实现,这样工厂的设计就可以扩展了,而不必去修改原来的代码。 工厂方法模式组成:

  • 1)抽象工厂角色: 这是工厂方法模式的核心,它与应用程序无关。是具体工厂角色必须实现的接口或者必须继承的父类。在java中它由抽象类或者接口来实现。
  • 2)具体工厂角色:它含有和具体业务逻辑有关的代码。由应用程序调用以创建对应的具体产品的对象。
  • 3)抽象产品角色:它是具体产品继承的父类或者是实现的接口。在java中一般有抽象类或者接口来实现。
  • 4)具体产品角色:具体工厂角色所创建的对象就是此角色的实例。在java中由具体的类来实现。
产品类

产品类和简单工厂模式中的一致, 在此不在列出。

工厂类 抽象工厂类
package com.chb.factoryDEsingPattern_FactoryMethod;

import com.chb.bean.BMW;
/**
 抽象工厂角色:工厂方法模式的核心,与应用程序无关,是具体工厂角色必须实现的
接口或者抽象类,
 */
public interface FactoryBMW {  
    BMW createBMW();  //提供一个业务, 创建BMW,
}   
具体工厂类

每次新增一种新的车型,我们只需要创建一个对应的新的具体工厂类, 用于创建新的具体产品,不用修改原有的工厂类, 这保证了开闭原则。

package com.chb.factoryDEsingPattern_FactoryMethod;

import com.chb.bean.BMW320;
/**
 具体工厂角色:含有与具体业务逻辑(创建产品)相关的代码
 由引用程序的调用以创建对应的具体产品(如BMW320)。
 */
public class FactoryBMW320 implements FactoryBMW{  

    @Override  
    public BMW320 createBMW() {  

        return new BMW320();  
    }  

}   
public class FactoryBMW523 implements FactoryBMW {  
    @Override  
    public BMW523 createBMW() {  

        return new BMW523();  
    }  
}  
客户类:
package com.chb.factoryDEsingPattern_FactoryMethod;

import com.chb.bean.BMW320;
import com.chb.bean.BMW523;
/**
 客户只需要从具体工厂提取所需的车子,就可以使用
 新增一个新的车型, 如宝马30li, 因为是宝马系列, 
 所以符合抽象产品的合同
只有创建一个新的具体产品类BMW30li, 和一个生产BMW30li的工厂BMW30liFactory
客户就可以通过BMW30liFactory获取BMW30li, 
 */
public class Customer {  
    public static void main(String[] args) {  
        FactoryBMW320 factoryBMW320 = new FactoryBMW320();  
        BMW320 bmw320 = factoryBMW320.createBMW();  

        FactoryBMW523 factoryBMW523 = new FactoryBMW523();  
        BMW523 bmw523 = factoryBMW523.createBMW();  
    }  
}  
  工厂方法模式仿佛已经很完美的对对象的创建进行了包装,使得客户程序中仅仅处理抽象产品角色提供的接口,但使得对象的数量成倍增长。当产品种类非常多时,会出现大量的与之对应的工厂对象,这不是我们所希望的。 四、简单工厂和工厂方法模式的比较

工厂方法模式和简单工厂模式在定义上的不同是很明显的。工厂方法模式的核心是一个抽象工厂类,而不像简单工厂模式, 把核心放在一个实类上。工厂方法模式可以允许很多具体的工厂类从抽象工厂类继承下来, 从而可以在实际上成为多个简单工厂模式的综合,从而推广了简单工厂模式。 反过来讲,简单工厂模式是由工厂方法模式退化而来。设想如果我们非常确定一个系统只需要一个实的工厂类, 那么就不妨把抽象工厂类合并到实的工厂类中去。而这样一来,我们就退化到简单工厂模式了。

五、抽象工厂模式
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