掌握設計模式之工廠方法模式

渊渟岳發表於2024-12-06
設計模式

工廠方法模式

工廠方法模式（Factory Method Pattern）是一種建立型設計模式，它定義了一個用於建立物件的介面，但由子類決定要例項化的具體類。工廠方法模式將物件的建立委託給子類，從而實現了類的例項化延遲和高內聚低耦合的目標。

工廠方法模式的結構

工廠方法模式通常包含以下幾個角色：

  1. Product（產品介面或抽象類）：
  • 定義產品的公共介面，所有具體產品都應實現這個介面。
  1. ConcreteProduct（具體產品）：
  • 實現產品介面，提供具體的實現。
  1. Creator（抽象工廠類）：
  • 宣告工廠方法，用於返回一個Product物件。這個類通常是一個抽象類或介面，定義了產品的建立過程。
  1. ConcreteCreator（具體工廠類）：
  • 實現工廠方法，負責例項化具體的產品物件。不同的具體工廠會建立不同的具體產品。

工廠方法模式的優缺點

優點

  • 解耦：客戶端不需要關心具體產品的建立過程，只需呼叫工廠方法獲取產品，降低了系統的耦合度。
  • 統一管理物件建立： 工廠模式可以統一管理物件的建立過程，包括初始化、配置等操作，使得建立過程更加靈活和可控。
  • 符合開閉原則：新增產品時，只需要建立新的具體產品類和工廠類，不需要修改現有程式碼。
  • 靈活性：透過繼承和多型，子類可以決定建立哪種具體產品。

缺點

  • 類的數量增加：為了支援不同型別的產品，必須建立多個具體工廠類，類的數量會增加。
  • 可能增加系統複雜性：比簡單工廠模式要複雜，可能會使得系統變得更加難以理解和維護。

工廠方法模式的示例程式碼

假設我們有一個汽車生產工廠，工廠可以生產不同型別的汽車，例如BMW和Audi。

類圖

image

示例程式碼

產品介面和產品類

public interface Car {
    void drive();
}

public class BMW implements Car {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("Driving a BMW car.");
    }
}

public class Audi implements Car {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("Driving an Audi car.");
    }
}

工廠相關的類


public abstract class CarFactory {
    // 工廠方法，返回具體產品
    public abstract Car createCar();
}


public class BMWFactory extends CarFactory {
    @Override
    public Car createCar() {
        return new BMW(); // 返回具體的BMW物件
    }
}

public class AudiFactory extends CarFactory {
    @Override
    public Car createCar() {
        return new Audi(); // 返回具體的Audi物件
    }
}

測試程式碼

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用工廠方法建立汽車
        CarFactory factory = new BMWFactory(); // 透過BMW工廠建立BMW汽車
        Car car = factory.createCar();
        car.drive(); // 輸出：Driving a BMW car.

        factory = new AudiFactory(); // 透過Audi工廠建立Audi汽車
        car = factory.createCar();
        car.drive(); // 輸出：Driving an Audi car.
    }
}

測試結果

Driving a BMW car.

Driving an Audi car.

工廠方法模式的變體

除了傳統的工廠方法模式，有時在實際應用中還會使用一些變體：

  • 抽象工廠模式：如果有多個產品族（即多個系列的產品），可以透過抽象工廠模式來實現每個工廠負責建立一組相關產品。與工廠方法模式的區別在於，工廠方法模式通常只涉及一個產品類的建立，而抽象工廠模式處理多個產品類的建立。

  • 工廠方法和單例模式結合：工廠方法可以和單例模式結合使用，確保工廠例項和產品例項的唯一性。

總結

工廠方法模式是一種建立型設計模式，透過將物件的建立過程委託給子類來實現靈活的產品建立。相比於簡單工廠模式，工廠方法模式更加靈活，符合開閉原則，適用於需要擴充套件產品種類的場景，但也可能導致類數量增加。

工廠類提供某個產品的工廠方法來生產產品，隱藏物件的建立過程，使客戶端無需瞭解物件的具體建立邏輯，使得客戶端程式碼與具體類的解耦，減少了依賴，更容易維護和擴充套件。

  • 物件的具體建立邏輯可以使用反射、動態代理或者結合其他建立型設計模式來完成物件的例項化；

  • 引入了“中間者”和麵向抽象程式設計使用了多型的特性，起到了解耦的作用；

  • 使用者（客戶端）面向抽象（介面、抽象類）程式設計，而不直接依賴於具體產品類。

image

什麼是設計模式？

單例模式及其思想

設計模式--原型模式及其程式設計思想

掌握設計模式之生成器模式

掌握設計模式之簡單工廠模式

超實用的SpringAOP實戰之日誌記錄

2023年下半年軟考考試重磅訊息

透過軟考後卻領取不到實體證書？

計算機演算法設計與分析（第5版）

Java全棧學習路線、學習資源和麵試題一條龍

軟考證書=職稱證書？

軟考中級--軟體設計師毫無保留的備考分享

相關文章