Java设计模式(四)工厂方法模式

定义与类型

  • 定义:定义一个创建对象的接口,但让实现这个接口的类来决定实例化哪个类,工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。
  • 类型:创建型

适用场景

  • 创建对象需要大量重复的代码
  • 客户端(应用层)不依赖于产品类实例如何被创建、实现等细节
  • 一个类通过其子类来指定创建哪个对象

优点

  • 用户只需要关心所需产品对应的工厂,无须关心创建细节
  • 加入新产品符合开闭原则,提高可扩展性

缺点

  • 类的个数容易过多,增加复杂度
  • 增加了系统的抽象性和理解难度

Coding

工厂方法模式从一定意义上讲是从简单工厂模式衍生过来的,创建产品抽象类

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public abstract class Video {
public abstract void produce();
}

创建具体产品

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public class JavaVideo extends Video {
@Override
public void produce() {
System.out.println("录制Java课程");
}
}
public class PythonVideo extends Video {
@Override
public void produce() {
System.out.println("录制Python视频");
}
}

创建产品工厂方法抽象类

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public abstract class VideoFactory {
public abstract Video getVideo();
}

创建产品工厂方法实现类(每个产品都有对应的实现类)

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public class JavaVideoFactory extends VideoFactory {
@Override
public Video getVideo() {
return new JavaVideo();
}
}
public class PythonVideoFactory extends VideoFactory {
@Override
public Video getVideo() {
return new PythonVideo();
}
}

测试类

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public class Test {
public static void main(String[] args) {
VideoFactory javaVideoFactory = new JavaVideoFactory();
VideoFactory pythonVideoFactory = new PythonVideoFactory();
Video video = javaVideoFactory.getVideo();
video.produce();

video = pythonVideoFactory.getVideo();
video.produce();
}
}

控制台输出

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录制Java课程
录制Python视频

如果我们现在新增一个产品–前端课程,我们需要创建产品类,产品工厂类,但是无需改动其他代码,做到了对扩展开放,对修改关闭,符合开闭原则。

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public class FEVideo extends Video {
@Override
public void produce() {
System.out.println("录制前端课程");
}
}
public class FEVideoFactory extends VideoFactory {
@Override
public Video getVideo() {
return new FEVideo();
}
}

但是,我们也不难看出工厂方法模式的缺点–类的个数容易过多,增加复杂度。

因为一旦我们需要现在产品,就需要创建产品对应的产品实现类,以及产品工厂方法类,无疑增加了类的个数和系统的复杂度。

完整的UML类图

源码解析

Collection源码

jdk中典型的工厂方法模式体现为java.util.Collection

抽象产品为java.util.Iterator

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public interface Iterator<E> {
...
}

抽象工厂定义了创建产品族的方法java.util.Collection.#iterator

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Iterator<E> iterator();

由子类来定义具体创建产品的逻辑,如java.util.ArrayList.#iterator

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public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}

而具体的产品定义为java.util.ArrayList$Itr

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private class Itr implements Iterator<E> {
...
}

UML类图

URLStreamHandlerFactory源码

再来看一个典型例子,java.net.URLStreamHandlerFactory作为工厂方法抽象类,定义了创建产品的抽象方法

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public interface URLStreamHandlerFactory {
URLStreamHandler createURLStreamHandler(String protocol);
}

产品抽象类就是java.net.URLStreamHandler

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public abstract class URLStreamHandler {
...
}

产品的工厂方法实现类为sun.misc.Launcher$Factory

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private static class Factory implements URLStreamHandlerFactory {
...
public URLStreamHandler createURLStreamHandler(String var1) {
private static String PREFIX = "sun.net.www.protocol";

private Factory() {
}

public URLStreamHandler createURLStreamHandler(String var1) {
String var2 = PREFIX + "." + var1 + ".Handler";

try {
// 通过反射创建指定类型的产品
Class var3 = Class.forName(var2);
return (URLStreamHandler)var3.newInstance();
} catch (ReflectiveOperationException var4) {
throw new InternalError("could not load " + var1 + "system protocol handler", var4);
}
}
}
}

可以发现,工厂实现类通过反射类创建具体的产品实现类,而产品实现类非常多

这样满足了开闭原则,也没有过多的增加类的数量,值得我们学习。

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