第5章+工廠方法模式.ppt

1、第5章,工廠方法模式,劉 偉 weiliu_,本章教學(xué)內(nèi)容,工廠方法模式 模式動(dòng)機(jī)與定義 模式結(jié)構(gòu)與分析 模式實(shí)例與解析 模式效果與應(yīng)用 模式擴(kuò)展,工廠方法模式,簡(jiǎn)單工廠模式的不足 在簡(jiǎn)單工廠模式中，只提供了一個(gè)工廠類，該工廠類處于對(duì)產(chǎn)品類進(jìn)行實(shí)例化的中心位置，它知道每一個(gè)產(chǎn)品對(duì)象的創(chuàng)建細(xì)節(jié)，并決定何時(shí)實(shí)例化哪一個(gè)產(chǎn)品類。簡(jiǎn)單工廠模式最大的缺點(diǎn)是當(dāng)有新產(chǎn)品要加入到系統(tǒng)中時(shí)，必須修改工廠類，加入必要的處理邏輯，這違背了“開閉原則”。在簡(jiǎn)單工廠模式中，所有的產(chǎn)品都是由同一個(gè)工廠創(chuàng)建，工廠類職責(zé)較重，業(yè)務(wù)邏輯較為復(fù)雜，具體產(chǎn)品與工廠類之間的耦合度高，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性，而工廠方法模式則可

2、以很好地解決這一問題。,工廠方法模式,模式動(dòng)機(jī) 考慮這樣一個(gè)系統(tǒng)，按鈕工廠類可以返回一個(gè)具體的按鈕實(shí)例，如圓形按鈕、矩形按鈕、菱形按鈕等。在這個(gè)系統(tǒng)中，如果需要增加一種新類型的按鈕，如橢圓形按鈕，那么除了增加一個(gè)新的具體產(chǎn)品類之外，還需要修改工廠類的代碼，這就使得整個(gè)設(shè)計(jì)在一定程度上違反了“開閉原則”。,工廠方法模式,模式動(dòng)機(jī) 現(xiàn)在對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行修改，不再設(shè)計(jì)一個(gè)按鈕工廠類來統(tǒng)一負(fù)責(zé)所有產(chǎn)品的創(chuàng)建，而是將具體按鈕的創(chuàng)建過程交給專門的工廠子類去完成，我們先定義一個(gè)抽象的按鈕工廠類，再定義具體的工廠類來生成圓形按鈕、矩形按鈕、菱形按鈕等，它們實(shí)現(xiàn)在抽象按鈕工廠類中定義的方法。這種抽象化的結(jié)果使這種結(jié)

3、構(gòu)可以在不修改具體工廠類的情況下引進(jìn)新的產(chǎn)品，如果出現(xiàn)新的按鈕類型，只需要為這種新類型的按鈕創(chuàng)建一個(gè)具體的工廠類就可以獲得該新按鈕的實(shí)例，這一特點(diǎn)無疑使得工廠方法模式具有超越簡(jiǎn)單工廠模式的優(yōu)越性，更加符合“開閉原則”。,工廠方法模式,模式動(dòng)機(jī) 使用工廠方法模式設(shè)計(jì)的按鈕工廠,工廠方法模式,模式定義 工廠方法模式(Factory Method Pattern)又稱為工廠模式，也叫虛擬構(gòu)造器(Virtual Constructor)模式或者多態(tài)工廠(Polymorphic Factory)模式，它屬于類創(chuàng)建型模式。在工廠方法模式中，工廠父類負(fù)責(zé)定義創(chuàng)建產(chǎn)品對(duì)象的公共接口，而工廠子類則負(fù)責(zé)生成具體的

4、產(chǎn)品對(duì)象，這樣做的目的是將產(chǎn)品類的實(shí)例化操作延遲到工廠子類中完成，即通過工廠子類來確定究竟應(yīng)該實(shí)例化哪一個(gè)具體產(chǎn)品類。,工廠方法模式,模式定義 Factory Method Pattern: Define an interface for creating an object, but let subclasses decide which class to instantiate. Factory Method lets a class defer instantiation to subclasses. Frequency of use: high,工廠方法模式,模式結(jié)構(gòu),工廠方法模式,模

5、式結(jié)構(gòu) 工廠方法模式包含如下角色： Product：抽象產(chǎn)品 ConcreteProduct：具體產(chǎn)品 Factory：抽象工廠 ConcreteFactory：具體工廠,工廠方法模式,模式分析 工廠方法模式是簡(jiǎn)單工廠模式的進(jìn)一步抽象和推廣。由于使用了面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)性，工廠方法模式保持了簡(jiǎn)單工廠模式的優(yōu)點(diǎn)，而且克服了它的缺點(diǎn)。在工廠方法模式中，核心的工廠類不再負(fù)責(zé)所有產(chǎn)品的創(chuàng)建，而是將具體創(chuàng)建工作交給子類去做。這個(gè)核心類僅僅負(fù)責(zé)給出具體工廠必須實(shí)現(xiàn)的接口，而不負(fù)責(zé)哪一個(gè)產(chǎn)品類被實(shí)例化這種細(xì)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情況下引進(jìn)新產(chǎn)品。,工廠方法模式,模式分析 當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展

6、需要添加新的產(chǎn)品對(duì)象時(shí)，僅僅需要添加一個(gè)具體產(chǎn)品對(duì)象以及一個(gè)具體工廠對(duì)象，原有工廠對(duì)象不需要進(jìn)行任何修改，也不需要修改客戶端，很好地符合了“開閉原則”。而簡(jiǎn)單工廠模式在添加新產(chǎn)品對(duì)象后不得不修改工廠方法，擴(kuò)展性不好。工廠方法模式退化后可以演變成簡(jiǎn)單工廠模式。,工廠方法模式,模式分析 抽象工廠類代碼：,抽象工廠類,工廠方法模式,模式分析 具體工廠類代碼：,具體工廠類,工廠方法模式,模式分析 客戶類代碼片段： 為了提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和靈活性，在定義工廠和產(chǎn)品時(shí)都必須使用抽象層，如果需要更換產(chǎn)品類，只需要更換對(duì)應(yīng)的工廠即可，其他代碼不需要進(jìn)行任何修改。,工廠方法模式,模式分析 配置文件代碼： 在實(shí)際

7、的應(yīng)用開發(fā)中，一般將具體工廠類的實(shí)例化過程進(jìn)行改進(jìn)，不直接使用new關(guān)鍵字來創(chuàng)建對(duì)象，而是將具體類的類名寫入配置文件中，再通過Java的反射機(jī)制，讀取XML格式的配置文件，根據(jù)存儲(chǔ)在XML文件中的類名字符串生成對(duì)象。,工廠方法模式,模式分析 Java反射(Java Reflection)： 是指在程序運(yùn)行時(shí)獲取已知名稱的類或已有對(duì)象的相關(guān)信息的一種機(jī)制，包括類的方法、屬性、超類等信息，還包括實(shí)例的創(chuàng)建和實(shí)例類型的判斷等?？赏ㄟ^Class類的forName()方法返回與帶有給定字符串名的類或接口相關(guān)聯(lián)的Class對(duì)象，再通過newInstance()方法創(chuàng)建此對(duì)象所表示的類的一個(gè)新實(shí)例，即通過一

8、個(gè)類名字符串得到類的實(shí)例。,工廠方法模式,模式分析 工具類XMLUtil代碼片段：,工廠方法模式,模式分析 修改后的客戶類代碼片段：,工廠方法模式,模式實(shí)例與解析 實(shí)例一：電視機(jī)工廠 將原有的工廠進(jìn)行分割，為每種品牌的電視機(jī)提供一個(gè)子工廠，海爾工廠專門負(fù)責(zé)生產(chǎn)海爾電視機(jī)，海信工廠專門負(fù)責(zé)生產(chǎn)海信電視機(jī)，如果需要生產(chǎn)TCL電視機(jī)或創(chuàng)維電視機(jī)，只需要對(duì)應(yīng)增加一個(gè)新的TCL工廠或創(chuàng)維工廠即可，原有的工廠無須做任何修改，使得整個(gè)系統(tǒng)具有更加的靈活性和可擴(kuò)展性。,工廠方法模式,模式實(shí)例與解析 實(shí)例一：電視機(jī)工廠,工廠方法模式,模式實(shí)例與解析 實(shí)例一：電視機(jī)工廠 參考代碼(Chapter 05 Facto

9、ry Methodsample01),演示,工廠方法模式,模式實(shí)例與解析 實(shí)例二：日志記錄器 某系統(tǒng)日志記錄器要求支持多種日志記錄方式，如文件記錄、數(shù)據(jù)庫(kù)記錄等，且用戶可以根據(jù)要求動(dòng)態(tài)選擇日志記錄方式，現(xiàn)使用工廠方法模式設(shè)計(jì)該系統(tǒng)。,工廠方法模式,模式實(shí)例與解析 實(shí)例二：日志記錄器,工廠方法模式,模式優(yōu)缺點(diǎn) 工廠方法模式的優(yōu)點(diǎn) 在工廠方法模式中，工廠方法用來創(chuàng)建客戶所需要的產(chǎn)品，同時(shí)還向客戶隱藏了哪種具體產(chǎn)品類將被實(shí)例化這一細(xì)節(jié)，用戶只需要關(guān)心所需產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的工廠，無須關(guān)心創(chuàng)建細(xì)節(jié)，甚至無須知道具體產(chǎn)品類的類名。 基于工廠角色和產(chǎn)品角色的多態(tài)性設(shè)計(jì)是工廠方法模式的關(guān)鍵。它能夠使工廠可以自主確定創(chuàng)

10、建何種產(chǎn)品對(duì)象，而如何創(chuàng)建這個(gè)對(duì)象的細(xì)節(jié)則完全封裝在具體工廠內(nèi)部。工廠方法模式之所以又被稱為多態(tài)工廠模式，是因?yàn)樗械木唧w工廠類都具有同一抽象父類。 使用工廠方法模式的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在系統(tǒng)中加入新產(chǎn)品時(shí)，無須修改抽象工廠和抽象產(chǎn)品提供的接口，無須修改客戶端，也無須修改其他的具體工廠和具體產(chǎn)品，而只要添加一個(gè)具體工廠和具體產(chǎn)品就可以了。這樣，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性也就變得非常好，完全符合“開閉原則”。,工廠方法模式,模式優(yōu)缺點(diǎn) 工廠方法模式的缺點(diǎn) 在添加新產(chǎn)品時(shí)，需要編寫新的具體產(chǎn)品類，而且還要提供與之對(duì)應(yīng)的具體工廠類，系統(tǒng)中類的個(gè)數(shù)將成對(duì)增加，在一定程度上增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，有更多的類需要編譯和運(yùn)行，會(huì)

11、給系統(tǒng)帶來一些額外的開銷。 由于考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，需要引入抽象層，在客戶端代碼中均使用抽象層進(jìn)行定義，增加了系統(tǒng)的抽象性和理解難度，且在實(shí)現(xiàn)時(shí)可能需要用到DOM、反射等技術(shù)，增加了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度。,工廠方法模式,模式適用環(huán)境 在以下情況下可以使用工廠方法模式： 一個(gè)類不知道它所需要的對(duì)象的類：在工廠方法模式中，客戶端不需要知道具體產(chǎn)品類的類名，只需要知道所對(duì)應(yīng)的工廠即可，具體的產(chǎn)品對(duì)象由具體工廠類創(chuàng)建；客戶端需要知道創(chuàng)建具體產(chǎn)品的工廠類。 一個(gè)類通過其子類來指定創(chuàng)建哪個(gè)對(duì)象：在工廠方法模式中，對(duì)于抽象工廠類只需要提供一個(gè)創(chuàng)建產(chǎn)品的接口，而由其子類來確定具體要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象，利用面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)性

12、和里氏代換原則，在程序運(yùn)行時(shí)，子類對(duì)象將覆蓋父類對(duì)象，從而使得系統(tǒng)更容易擴(kuò)展。 將創(chuàng)建對(duì)象的任務(wù)委托給多個(gè)工廠子類中的某一個(gè)，客戶端在使用時(shí)可以無須關(guān)心是哪一個(gè)工廠子類創(chuàng)建產(chǎn)品子類，需要時(shí)再動(dòng)態(tài)指定，可將具體工廠類的類名存儲(chǔ)在配置文件或數(shù)據(jù)庫(kù)中。,工廠方法模式,模式應(yīng)用 (1) java.util.Collection接口的iterator()方法：,工廠方法模式,模式應(yīng)用 (2) Java消息服務(wù)JMS(Java Messaging Service) ：,工廠方法模式,模式應(yīng)用 (3) JDBC中的工廠方法：,工廠方法模式,模式擴(kuò)展 使用多個(gè)工廠方法：在抽象工廠角色中可以定義多個(gè)工廠方法，從

13、而使具體工廠角色實(shí)現(xiàn)這些不同的工廠方法，這些方法可以包含不同的業(yè)務(wù)邏輯，以滿足對(duì)不同的產(chǎn)品對(duì)象的需求。 產(chǎn)品對(duì)象的重復(fù)使用：工廠對(duì)象將已經(jīng)創(chuàng)建過的產(chǎn)品保存到一個(gè)集合（如數(shù)組、List等）中，然后根據(jù)客戶對(duì)產(chǎn)品的請(qǐng)求，對(duì)集合進(jìn)行查詢。如果有滿足要求的產(chǎn)品對(duì)象，就直接將該產(chǎn)品返回客戶端；如果集合中沒有這樣的產(chǎn)品對(duì)象，那么就創(chuàng)建一個(gè)新的滿足要求的產(chǎn)品對(duì)象，然后將這個(gè)對(duì)象在增加到集合中，再返回給客戶端。 多態(tài)性的喪失和模式的退化：如果工廠僅僅返回一個(gè)具體產(chǎn)品對(duì)象，便違背了工廠方法的用意，發(fā)生退化，此時(shí)就不再是工廠方法模式了。一般來說，工廠對(duì)象應(yīng)當(dāng)有一個(gè)抽象的父類型，如果工廠等級(jí)結(jié)構(gòu)中只有一個(gè)具體工廠類

14、的話，抽象工廠就可以省略，也將發(fā)生了退化。當(dāng)只有一個(gè)具體工廠，在具體工廠中可以創(chuàng)建所有的產(chǎn)品對(duì)象，并且工廠方法設(shè)計(jì)為靜態(tài)方法時(shí)，工廠方法模式就退化成簡(jiǎn)單工廠模式。,本章小結(jié),工廠方法模式又稱為工廠模式，它屬于類創(chuàng)建型模式。在工廠方法模式中，工廠父類負(fù)責(zé)定義創(chuàng)建產(chǎn)品對(duì)象的公共接口，而工廠子類則負(fù)責(zé)生成具體的產(chǎn)品對(duì)象，這樣做的目的是將產(chǎn)品類的實(shí)例化操作延遲到工廠子類中完成，即通過工廠子類來確定究竟應(yīng)該實(shí)例化哪一個(gè)具體產(chǎn)品類。 工廠方法模式包含四個(gè)角色：抽象產(chǎn)品是定義產(chǎn)品的接口，是工廠方法模式所創(chuàng)建對(duì)象的超類型，即產(chǎn)品對(duì)象的共同父類或接口；具體產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了抽象產(chǎn)品接口，某種類型的具體產(chǎn)品由專門的具體工

15、廠創(chuàng)建，它們之間往往一一對(duì)應(yīng)；抽象工廠中聲明了工廠方法，用于返回一個(gè)產(chǎn)品，它是工廠方法模式的核心，任何在模式中創(chuàng)建對(duì)象的工廠類都必須實(shí)現(xiàn)該接口；具體工廠是抽象工廠類的子類，實(shí)現(xiàn)了抽象工廠中定義的工廠方法，并可由客戶調(diào)用，返回一個(gè)具體產(chǎn)品類的實(shí)例。,本章小結(jié),工廠方法模式是簡(jiǎn)單工廠模式的進(jìn)一步抽象和推廣。由于使用了面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)性，工廠方法模式保持了簡(jiǎn)單工廠模式的優(yōu)點(diǎn)，而且克服了它的缺點(diǎn)。在工廠方法模式中，核心的工廠類不再負(fù)責(zé)所有產(chǎn)品的創(chuàng)建，而是將具體創(chuàng)建工作交給子類去做。這個(gè)核心類僅僅負(fù)責(zé)給出具體工廠必須實(shí)現(xiàn)的接口，而不負(fù)責(zé)產(chǎn)品類被實(shí)例化這種細(xì)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情況下引