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设计模式【2】：工厂方法

2024-07-04 21:39:34   224人阅读

工厂方法和原型模式一样，也是属于创建对象的设计模式。

官方定义：

“Define an interface for creating an object, but let subclasses decide which class to instantiate. Factory Method lets a class defer instantiation to subclasses.”

在基类中定义创建对象的一个接口，让子类决定实例化哪个类。工厂方法让一个类的实例化延迟到子类中进行。
工厂方法要解决的问题是对象的创建时机，它提供了一种扩展的策略，很好地符合了开放封闭原则。
工厂方法也叫做虚构造器（Virtual Constructor）。
如下图所示，是工厂方法的类结构图：
 
什么时候使用工厂方法？
当是如下情况是，可以使用工厂方法：一个类不知道它所必须创建的对象的类时，一个类希望有它的子类决定所创建的对象时。

官方定义看来来总是很牛逼的样子，我用白话翻译一下这个官方定义：所谓工厂方法是针对实例化对象设计的，我们可以考虑这样一个例子：一个父类Animal,他有两个子类【实体类】：Dog,People。工厂类AnimalFactory有两个子类：DogFactory,PeopleFactory：AnimalFactory有一个实例化方法：
+（Animal *）createAnimal
{
  return [[Animal alloc] init];
}
Dog继承于Andimal，DogFactory(继承于AnimalFactory)重写这个方法：
+（Animal *）createAnimal
{
  return [[Dog alloc] init];
}
People继承于Andimal，PeopleFactory(继承于Animal)重写这个方法：
+（Animal *）createAnimal
{
  return [[People alloc] init];
}

在使用的时候，可以将实例化推迟到子类：
例如：
Dog * dog1 = [DogFactory createAnimal];

工厂模式：

       工厂模式根据抽象程度的不同分为三种：简单工厂模式（也叫静态工厂模式）、本文所讲述的工厂方法模式、以及抽象工厂模式。工厂模式是编程中经常用到的一种模式。它的主要优点有：

  • 可以使代码结构清晰，有效地封装变化。在编程中，产品类的实例化有时候是比较复杂和多变的，通过工厂模式，将产品的实例化封装起来，使得调用者根本无需关心产品的实例化过程，只需依赖工厂即可得到自己想要的产品。
  • 对调用者屏蔽具体的产品类。如果使用工厂模式，调用者只关心产品的接口就可以了，至于具体的实现，调用者根本无需关心。即使变更了具体的实现，对调用者来说没有任何影响。
  • 降低耦合度。产品类的实例化通常来说是很复杂的，它需要依赖很多的类，而这些类对于调用者来说根本无需知道，如果使用了工厂方法，我们需要做的仅仅是实例化好产品类，然后交给调用者使用。对调用者来说，产品所依赖的类都是透明的。

适用场景：

        不管是简单工厂模式，工厂方法模式还是抽象工厂模式，他们具有类似的特性，所以他们的适用场景也是类似的。

        首先，作为一种创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象，特别是只需要通过new就可以完成创建的对象，无需使用工厂模式。如果使用工厂模式，就需要引入一个工厂类，会增加系统的复杂度。

       其次，工厂模式是一种典型的解耦模式，迪米特法则在工厂模式中表现的尤为明显。假如调用者自己组装产品需要增加依赖关系时，可以考虑使用工厂模式。将会大大降低对象之间的耦合度。

       再次，由于工厂模式是依靠抽象架构的，它把实例化产品的任务交由实现类完成，扩展性比较好。也就是说，当需要系统有比较好的扩展性时，可以考虑工厂模式，不同的产品用不同的实现工厂来组装。


典型应用

       要说明工厂模式的优点，可能没有比组装汽车更合适的例子了。场景是这样的：汽车由发动机、轮、底盘组成，现在需要组装一辆车交给调用者。假如不使用工厂模式，代码如下：

[java] view plaincopy
  1. class Engine {  
  2.     public void getStyle(){  
  3.         System.out.println("这是汽车的发动机");  
  4.     }  
  5. }  
  6. class Underpan {  
  7.     public void getStyle(){  
  8.         System.out.println("这是汽车的底盘");  
  9.     }  
  10. }  
  11. class Wheel {  
  12.     public void getStyle(){  
  13.         System.out.println("这是汽车的轮胎");  
  14.     }  
  15. }  
  16. public class Client {  
  17.     public static void main(String[] args) {  
  18.         Engine engine = new Engine();  
  19.         Underpan underpan = new Underpan();  
  20.         Wheel wheel = new Wheel();  
  21.         ICar car = new Car(underpan, wheel, engine);  
  22.         car.show();  
  23.     }  
  24. }  


        可以看到，调用者为了组装汽车还需要另外实例化发动机、底盘和轮胎，而这些汽车的组件是与调用者无关的，严重违反了迪米特法则，耦合度太高。并且非常不利于扩展。另外，本例中发动机、底盘和轮胎还是比较具体的，在实际应用中，可能这些产品的组件也都是抽象的，调用者根本不知道怎样组装产品。假如使用工厂方法的话，整个架构就显得清晰了许多。

[java] view plaincopy
  1. interface IFactory {  
  2.     public ICar createCar();  
  3. }  
  4. class Factory implements IFactory {  
  5.     public ICar createCar() {  
  6.         Engine engine = new Engine();  
  7.         Underpan underpan = new Underpan();  
  8.         Wheel wheel = new Wheel();  
  9.         ICar car = new Car(underpan, wheel, engine);  
  10.         return car;  
  11.     }  
  12. }  
  13. public class Client {  
  14.     public static void main(String[] args) {  
  15.         IFactory factory = new Factory();  
  16.         ICar car = factory.createCar();  
  17.         car.show();  
  18.     }  
  19. }  

        使用工厂方法后，调用端的耦合度大大降低了。并且对于工厂来说，是可以扩展的，以后如果想组装其他的汽车，只需要再增加一个工厂类的实现就可以。无论是灵活性还是稳定性都得到了极大的提高。

      我写代码一直追求“高耦合，低内聚”，看来这个方法对我还是有一定的帮助的。


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