設計模式——簡單工廠模式

爆米花9958發表於2017-02-24
設計模式
概述
簡單工廠模式（Simple Factory Pattern）是通過專門定義一個工廠類來負責建立其他類的例項，被建立的例項通常都具有共同的父類。它可以根據引數的不同返回不同類的例項，而無須知道其建立細節。如果在簡單工廠模式中用於建立例項的方法是靜態(static)方法，則被稱為靜態工廠方法(Static Factory Method)模式，它不屬於23種設計模式，但在軟體開發中應用也較為頻繁，通常將它作為學習其他工廠模式的入門。其實工廠模式分為了最弱的簡單工廠模式，工廠方法模式，牛逼的抽象工廠模式。
簡單工廠模式結構中包括三種角色：
  • 工廠類（Factory）：它是簡單工廠模式的核心，負責實現建立所有產品例項的內部邏輯；工廠類可以被外界直接呼叫，建立所需的產品物件；在工廠類中提供了靜態的工廠方法，返回型別為抽象產品型別。
  • 抽象產品（Product）：工廠類所建立的所有物件的父類，封裝了各種產品物件的公有方法，它的引入將提高系統的靈活性，使得在工廠類中只需定義一個通用的工廠方法，因為所有建立的具體產品物件都是其子類物件。
  • 具體產品（ConcreteProduct）：簡單工廠模式的建立目標，所有被建立的物件都充當這個角色的某個具體類的例項。每一個具體產品角色都繼承了抽象產品角色，需要實現在抽象產品中宣告的抽象方法。
例項應用
從我的一次面試經歷說起，猶記得當年剛畢業時懷揣著要用程式碼拯救世界的夢想，結果現實是無情的，一次次求職碰壁，才發現自己圖樣圖森破，唉，“滿紙荒唐言，一把辛酸淚”，就把我的經歷分享給初出茅廬的學弟們以做警戒吧，面試官給我出了個題目，要求利用一種物件導向的語言實現一個簡單的計算器程式，我心想這不很簡單嗎，馬上就把程式碼寫出來，如下：
Scanner scanner=new Scanner(System.in);

System.out.println("請輸入第一個數");
double numA=scanner.nextDouble();
System.out.println("請輸入第二個數");
double numB=scanner.nextDouble();
System.out.println("請輸入運算子");
String operate=scanner.next();

double result=0;
switch (operate){
    case "+":
        result=numA+numB;
        break;
    case "-":
        result=numA-numB;
        break;
    case "*":
        result=numA*numB;
        break;
    case "/":
        result=numA/numB;
        break;
}
System.out.println("最後結果為："+result);
哈哈，自我感覺良好啊，然後面試官看了看，讓我回去等訊息，然後就沒有然後了。。。多年後我才發現，當時是多麼幼稚，看一下程式碼，先不說具體的異常處理問題，先說題目的要求——用一種物件導向的語言！我這寫的完全是程式導向的程式碼。。。唉，都怨C語言學的太好了，呃~
很多物件導向程式設計的初學者都會有這樣的問題，那就是遇到問題就直覺的用計算機的方式去思考，這樣的思維雖然可以解決問題，但卻使得我們的程式只滿足當前的需求，程式不容易維護，不容易擴充套件，更不容易複用。既然認識到問題了，那我們就亡羊補牢吧，下面是我的修改版：
public double getResult(double numberA, double numberB, char operate) {
    double result = 0d;
    switch (operate) {
        case '+':
            result = numberA + numberB;
            break;
        case '-':
            result = numberA - numberB;
            break;
        case '*':
            result = numberA * numberB;
            break;
        case '/':
            result = numberA / numberB;
            break;
        default:
            break;
    }
    return result;
}
程式碼功能都實現了，我將業務邏輯封裝到了一個方法裡，使用時直接呼叫即可，乍一看問題不大，仔細分析，發現還是有很多問題的
緊耦合vs鬆耦合
物件導向的三大特性：繼承、多型、封裝。我只用到了一個，倘若我現在要新增取餘運算，怎麼做？直接修改方法嗎？如果一不小心把加號改成減號，那就慘了，這樣的危險我們應該避免，所以最好的辦法是把所有運算都分離出去，讓他們之間相互不受影響，分析一下我們的程式碼，其實每種運算都涉及要運算的數和運算子，我們把他抽象出來，將共有特性進行抽象，這其實是為了更好的封裝。
Operation運算類
public abstract class Operation {
    public double numberA;
    public double numberB;
    public abstract double getResult();
}

加減乘除類

public class OperationAdd extends Operation {
    public double getResult() {
        double result = 0d;
        result = numberA + numberB;
        return result;
    }
}
public class OperationSub extends Operation {
    public double getResult() {
        double result = 0d;
        result = numberA - numberB;
        return result;
    }
}
剩下的幾個運算類程式碼類似，就不寫了
簡單工廠類
public class OperationFactory {

    public static Operation createOperate(char operate) {
        Operation oper = null;
        switch (operate) {
            case '+':
                oper = new OperationAdd();
                break;
            case '-':
                oper = new OperationSub();
                break;
            case '*':
                oper = new OperationMul();
                break;
            case '/':
                oper = new OperationDiv();
                break;

            default:
                break;
        }
        return oper;
    }
}
使用的時候，我們就可以這樣使用
public static void main(String[] args) {
    // TODO Auto-generated method stub
    Operation oper;
    oper= OperationFactory.createOperate('+');
    oper.numberA=5;
    oper.numberA=6;
    double result=oper.getResult();
}

看下程式的UML類圖：


這樣以來，各個運算類直接就沒有關係了，我們修改某個類也不影響其他類執行，想要新增新的運算也只是新增運運算元類和修改簡單工廠類而已。
總結
簡單工廠模式的主要優點如下：
  • 客戶端可以免除直接建立物件的職責，只關心使用物件，簡單工廠模式實現了物件建立和使用的分離。
  • 客戶端不用知道建立產品類具體類名，只要知道具體產品類所對應的引數即可。
簡單工廠模式的主要缺點如下：
  • 工廠類負責所有物件的建立邏輯，該類出問題整個系統掛掉。
  • 系統擴充套件困難，一旦新增新產品就不得不修改工廠邏輯。
  • 簡單工廠模式由於使用了靜態工廠方法，所以工廠角色無法形成基於繼承的等級結構。
參考：

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