概述
工厂方法模式的作用是负责实例化同一个接口的多个类。工厂方法模式的意义是定义一个创建产品对象的工厂类,由该工厂统一创建继承了同一个接口的多个产品对象。
根据工厂类和工厂方法的不同形式,可以用来表示不同的创建策略。根据决策策略的不同,工厂方法模式可以分为3个子类型。
- 工厂方法模式(FactoryMethod):最基本的工厂模式
- 多个工厂方法模式:对工厂方法模式的扩展。
- 简单工厂模式(Simple Factory):一种特殊的工厂模式,其工厂方法是静态的,因此又称为静态工厂方法模式(Static Factory Method)。
一、工厂方法模式
工厂方法模式提供了一个工厂方法类 Farm1,并提供了一个工厂方法函数produce(),该接口负责创建所有的Animal产品对象,其模型如下图所示。
工厂类 Farm1.java 的函数 produce()提供了一个type 参数,根据该参数的值来创建不同的产品对象。
- type ==“pig”:创建 Pig 对象。
- type ==“chicke”:创建 Chicken 对象
- type ==“cattle”:创建 Cattle 对象。
- type ==“sheep”:创建 Sheep 对象。
该工厂类的代码如程序:
package creation.factorymethod;
/**
* @author Minggg
* 工厂方法模式
*/
public class Farm1 {public Animal produce(String type){if (type == "pig"){return new Pig();} else if (type == "chicken") {return new Chicken();} else if(type == "cattle") {return new Cattle();} else if(type == "sheep") {return new Sheep();} else {return new Chicken();}}
}
要使用该工厂类创建不同的 Animal产品,可以按照下面的步骤来使用:
(1)创建工厂类Farm1.java的一个实例 farm。
(2)传递不同的type 参数创建不同的 Animal 产品对象。
可以调用每个 Animal的 sale()函数来计算销售价格和总收入,测试程序如下所示:
测试类FarmlTest.java
package creation.factorymethod;public class FarmlTest {public static void test(int countl, int count2, int count3, int count4){//创建工厂实例FarmI farm = new Farml();//生产对象Animal animal1 = farm.produce("pig");Animal animal2 = farm.produce("chicken");Animal animal3 = farm.produce("cattle");Animal animal4 = farm.produce("sheep");/计算收入int money1 = animal1.sale()* count1;int money2 = animal2.sale()* count2;int money3 = animal3.sale( * count3;int money4 = animal4.sale()* count4;System.out.println("Framl养猪收入:"+money1);System.out.println("Framl养鸡收入:"+money2);System.out.println("Framl养牛收入:"+ money3);System.out.println("Framl养羊收入:"+money4);// 计算总收入int sum = moneyl + money2 + money3 + money4;System.out.println("Framl总收入:"+sum);}public static void main(String[] args) {Farm1Test.test(20,1000,10,50);}
运行该程序的结果输出是:
Fram1养猪收入:40000
Framl养鸡收入:45000
Framl养牛收入:76000
Framl养羊收入:52500
Fram1总收入:213500
二、多个工厂方法模式
对于第一种工厂类 Farm1.java 的函数 produce(,在每次调用该函数时必须传递一个类型参数。这种工厂类还显得比较稚嫩,因为当传递参数错误时,就不能够正确地创建产品。
为了避免这一点不足,可以对该工厂进行改进,为该工厂类提供多个工厂方法,分别创建不同的产品对象,这就是多个工厂方法模式,其结构如下图所示。
在工厂类 Farm2.java中,它提供了多个工厂方法用来创建不同的 Animial 产品对象。
- producePig():创建 Pig 对象。
- produceChicke():创建 Chicken 对象
- produceCattle():创建 Cattle 对象。
- produceSheep():创建 Sheep 对象。
该工厂类的代码如下程序:
package creation.factorymethod;
/**
* @author Minggg
* 多个工厂方法模式
*/
public class Farm2{public Animal producePig(){return new Pig();}publie Animal produceChicken(){return new Chicken();}public Animal produceCattle(){return new Cattle();}publie Animal produceSheep(){return new Sheep();}
}
此时我们再改造测试类,使用工厂类Farm2来分别创建4个不同的产品,不同之处如下程序所示:
测试类Farm2Test.java
package creation.factorymethod;public class Farm2Test {public static void test(int countl, int count2, int count3, int count4) {//创建工厂实例Farm2 farm = new Farm2();/ 生产对象Animal animal1 = farm.producePig();Animal animal2 = farm.produceChicken();Animal animal3 = farm.produceCattle();Animal animal4 = farm.produceSheep();/ 计算收入int money1 = animal1.sale() * count1;int money2 = animal2.sale() * count2;int money3 = animal3.sale() * count3;int money4 = animal4.sale() * count4;System.out.printIn("Fram2养猪收入:"+moneyl);System.out.printin("Fram2 养鸡收入:"+money2);System.out,println("Fram2 养牛收入:" + money3);System.out.println("Fram2 养羊收入:"+money4);//计算总收入int sum = moneyl + money2 + money3 + money4;System.out.println("Fram2 总收入:" + sum);}public static void main(String[] args) {Farm2Test.test(20,1000,10,50);}
}
与普通的工厂方法模式不同的是,这里在使用Farm2创建产品时不需要输入参数,直接调用不同的工厂方法即可创建出各自的产品,显然使得代码更加优美了。
三、静态工厂方法模式(简单工厂模式)
经过以上的改进,使得工厂类更优美了,但是还有些美中不足。因为,我们在每一次创建 Animal实例需要使用工厂类时,都需要创建一个工厂对象。此时可以使用静态工厂方法模式,将工厂方法置为静态的,可以直接引用工厂类的方法来创建产品,结构如下图所示。
静态工厂方法模式又称为简单工厂模式,此时的工厂类如下程序所示:
package creation.factorymethod;
/**
* @author Minggg
* 简单工厂模式(静态工厂方法模式)
*/
public class Farm3{public static Animal producePig() {return new Pig();}public static Animal produceChicken() {retum new Chicken();}public static Animal produceCattle() {return new Cattle();}public static Animal produceSheep() {return new Sheep():}
}
此时不需要创建工厂类的实例,可以直接引用静态方法来创建Animal产品,如下程序所示:
package creation.factorymethod;public class Farm3Test {public static void test(int countl, int count2, int count3, int count4){// 生产对象Animal animal1 = Farm3.producePig();Animal animal2 = Farm3.produceChicken();Animal animal3 =Farm3.produceCattle();Animal animal4 = Farm3.produceSheep();//计算收入int moneyl = animal1.sale() * count1;int money2 = animal2.sale() * count2;int money3 = animal3.sale() * count3;int money4 = animal4.sale() * count4;System.out.printIn("Fram3 养猪收入:"+ money1);System.out.println("Fram3 养鸡收入:"+ money2);System,out.println("Fram3 养牛收入:"+ money3);System.out.println("Fram3 养羊收入:"+ money4);// 计算总收入int sum = money1 + money2 + money3 + money4;System.out,printIn("Fram3 总收入:"+ sum);}public static void main(String[] args) {Farm3Testtest(20,1000,10,50);}}
四、何时使用工厂方法模式
工厂方法模式的核心是工厂类,这个类包含了创建产品的决策策略,它可以决定如何和何时创建什么产品对象。
工厂方法模式应用的应用场景:凡是出现了大量的产品需要创建,并且具有共同的接口时,可以通过工厂方法模式进行创建。如下图所示为产品结构:
以上我们讲解了3种工厂方法模式,经过逐步的改造,我们会发现第三种方式是比较优美的,因为它不需要创建工厂实例,而且可以创建多个产品,因此通常我们都会选用静态工厂方法模式来进行产品的创建。
五、Java中的应用–Swing中的静态工厂类BorderFactory
在 Java 的 Swing 包 javax.swing 中,需要创建多个不同的边界对象,这些边界类拥有一个共同的接口 Border,符合工厂方法模式应用的场景,如下图所示。
于是 Swing 中提供了一个工厂类 BorderFactory来创建不同的边界对象,它采用的是第三种静态工厂方法模式,在该工厂类中包含多个静态方法,分别用于创建不同类习惯的边界对象,例如下程序所示:
Swing中的静态工厂类BorderFactory.java
package javax.swing;import java.awt.Color;
import java.awt.Font;
import javax.swing.JComponent;
import javax.swing.border.* ;public class BorderFactory {public statie Border createLineBorder(Color color) {return new LineBorder(color, 1);}public statie Border createLineBorder(Color color, int thickness){return new LineBorder(color, thickness);}static final Border sharedRaisedBevel = new BevelBorder(BevelBorder.RAISED);static final Border sharedLoweredBevel = new BevelBorder(BevelBorder.LOWERED);publie static Border createRaisedBevelBorder()(return createSharedBevel(BevelBorder RAISED);}public statie Border createLoweredBevelBorder(){return createSharedBevel(BevelBorder.LOWERED);}publie static Border createBevelBorder(int type) {return createSharedBevel(type);}public statie Border createBevelBorder(int type, Color highlight, Color shadow){return new BevelBorder(type, highlight, shadow);}public static Border createBevelBorder(int type, Color highlightOuter, Color highlightlnner, Color shadowOuter, Color
shadowInner){return new BevelBorder(type, highlightOuter, highlightlnner, shadowOuter, shadowlnner);}static Border createSharedBevel(int type) {if(type == BevelBorder.RAISED){return sharedRaisedBevel;} else if(type == BevelBorder.LOWERED){return sharedLoweredBevel;}return null;}static final Border sharedEtchedBorder = new EtchedBorder();private static Border sharedRaisedEtchedBorder;public static Border createEtehedBorder() {return sharedEtchedBorder;}public static Border createEtchedBorder(Color highlight, Color shadow)return new EtchedBorder(highlight, shadow);}public statie Border createEtchedBorder(int type) {switch (type){case EtchedBorder.RAISED:if (sharedRaisedEtchedBorder == null){sharedRaisedEtchedBorder = new EtchedBorder(EtchedBorder.RAISED):}return sharedRaisedEtchedBorder;case EtchedBorder.LOWERED:return sharedEtchedBorder;default:throw new IllegalArgumentException("type must be one of EthedBorder.RAISED or EtchedBorder.LOWERED"):}}publie static Border createEtchedBorder(int type, Color highlight, Color shadow) {return new EtchedBorder(type, highlight, shadow);}public statie TitledBorder createTitledBorder(String title) {return new TitledBorder(title);}public static TitledBorder createTitledBorder(Border border) {return new TitledBorder(border);}public statie TitledBorder ereateTitledBorder(Border border, String title){return new TitledBorder(border, title);}public statie TitledBorder createTitledBorder(Border border, String title, int titleJustification, int titlePosition) {return new TitledBorder(border, title, titleJustifieation, titlePosition);}public static TitledBorder createTitledBorder(Border border, String title, int titleJustification int titlePosition, Font titleFont){return new TitledBorder(border, title, titleJustification, titlePosition, titleFont);}public static TitledBorder createTitledBorder(Border border, String title, int titleJustifcation, int titlePosition, Font titleFont, Color titieColor){return new TitledBorder(border, title, titleJustification, titlePosition, titleFont, titleColor);}final static Border emptyBorder = new EmptyBorder(0, 0, 0, 0);public static Border createEmptyBorder(){return emptyBorder;}public statie Border createEmptyBorder(int top, int left, int bottom, int right) {return new EmptyBorder(top, left, bottom, right);}public static CompoundBorder createCompoundBorder()(return new CompoundBorder;}publie statie CompoundBorder createCompoundBorder(Border outsideBorder, Border insideBorder) {return new CompoundBorder(outsideBorder, insideBorder);}public static MatteBorder createMatteBorder(int top, int left, int bottom, int right, Color color) {return new MatteBorder(top, left, bottom, right, color);}public static MatteBorder createMatteBorder(int top, int left, int bottom, int right, lcon tilelcon) {return new MatteBorder(top, left, bottom, right, tilelcon);}}
以上的代码的静态函数才属于本文所讲解的工厂方法模式,还有一些使用了单例模式创建的唯一性实例变量。