工廠模式原理及其簡單應(yīng)用

一、引子話說十年前，有一個爆發(fā)戶，他家有三輛汽車（Benz（奔馳）、Bmw（寶馬）、Audi（奧迪）看來這人比較愛國，沒有日本車），還雇了司機為他開車。不過，爆發(fā)戶坐車時總是這樣：上Benz車后跟司機說“開奔馳車！”，坐上Bmw后他說“開寶馬車！”，坐上Audi后他說“開奧迪車！”。
你一定說：這人有??！直接說開車不就行了？！
而當(dāng)把這個爆發(fā)戶的行為放到我們程序語言中來，我們發(fā)現(xiàn)C語言一直是通過這種方式來坐車的！
幸運的是，這種有病的現(xiàn)象在OO語言中可以避免了。下面以Java語言為基礎(chǔ)來引入我們本文的主題：工廠模式！！

二、簡介工廠模式主要是為創(chuàng)建對象提供了接口。工廠模式按照《Java與模式》中的提法分為三類：
1. 簡單工廠模式(Simple Factory)
2. 工廠方法模式(Factory Method)
3. 抽象工廠模式(Abstract Factory)
這三種模式從上到下逐步抽象，并且更具一般性。
還有一種分類法，就是將簡單工廠模式看為工廠方法模式的一種特例，兩個歸為一類。兩者皆可，這本為使用《Java與模式》的分類方法。
在什么樣的情況下我們應(yīng)該記得使用工廠模式呢？大體有兩點：
1.在編碼時不能預(yù)見需要創(chuàng)建哪種類的實例。
2.系統(tǒng)不應(yīng)依賴于產(chǎn)品類實例如何被創(chuàng)建、組合和表達的細節(jié)
工廠模式能給我們的OOD、OOP帶來哪些好處呢？？
等我們講完后，大概你就能知道了

三、簡單工廠模式顧名思義，這個模式本身很簡單，而且使用在業(yè)務(wù)較簡單的情況下。
它由三種角色組成：
工廠類角色：這是本模式的核心，含有一定的商業(yè)邏輯和判斷邏輯，根據(jù)邏輯不通，產(chǎn)生具體的工廠產(chǎn)品。如例子中的Driver類。
抽象產(chǎn)品角色：它一般是具體產(chǎn)品繼承的父類或者實現(xiàn)的接口。在java中由接口或者抽象類來實現(xiàn)。如例中的Car接口。
具體產(chǎn)品角色：工廠類所創(chuàng)建的對象就是此角色的實例。在java中由一個具體類實現(xiàn)，如例子中的Benz、Bmw類。
來用類圖來清晰的表示下的它們之間的關(guān)系：

那么簡單工廠模式怎么用呢？我來舉個例子吧，我想這個比講一大段理論上的文字描述要容易理解的多！下面就來給那個暴發(fā)戶治病 : P
在使用了簡單工廠模式后，現(xiàn)在暴發(fā)戶只需要坐在車里對司機說句：“開車”就可以了。來看看怎么實現(xiàn)的：
//抽象產(chǎn)品角色
public interface Car{
public void drive();
}

//具體產(chǎn)品角色
public class Benz implements Car{
public void drive() {
System.out.println(Driving Benz );
}
}

public class Bmw implements Car{
public void drive() {
System.out.println(Driving Bmw );
}

public class Driver{

//工廠方法
//注意 返回類型為抽象產(chǎn)品角色
public static Car driverCar(String s)throws Exception {

//判斷邏輯，返回具體的產(chǎn)品角色給Client
if(s.equalsIgnoreCase(Benz))
return new Benz();
else if(s.equalsIgnoreCase(Bmw))
return new Bmw();

......
else throw new Exception();
。。。

//歡迎暴發(fā)戶出場......
public class Magnate{
public static void main(String[] args){
try{
//告訴司機我今天坐奔馳
Car car = Driver.driverCar(benz);
//下命令：開車
car.drive();
。。。
將本程序空缺的其他信息填充完整后即可運行。如果你將所有的類放在一個文件中，請不要忘記只能有一個類被聲明為public。本程序在jdk1.4 下運行通過。
程序中各個類的關(guān)系表達如下：

}
。。。（奧迪我就不寫了:P）

//工廠類角色
這便是簡單工廠模式了。怎么樣，很簡單吧？那么它帶了了什么好處呢？
首先，使用了簡單工廠模式后，我們的程序不在“有病”，更加符合現(xiàn)實中的情況；而且客戶端免除了直接創(chuàng)建產(chǎn)品對象的責(zé)任，而僅僅負責(zé)“消費”產(chǎn)品（正如暴發(fā)戶所為）。
下面我們從開閉原則上來分析下簡單工廠模式。當(dāng)暴發(fā)戶增加了一輛車的時候，只要符合抽象產(chǎn)品制定的合同，那么只要通知工廠類知道就可以被客戶使用了。那么對于產(chǎn)品部分來說，它是符合開閉原則的——對擴展開放、對修改關(guān)閉；但是工廠部分好像不太理想，因為每增加一輛車，都要在工廠類中增加相應(yīng)的商業(yè)邏輯和判斷邏輯，這顯自然是違背開閉原則的。
對于這樣的工廠類（在我們的例子中是為司機師傅），我們稱它為全能類或者上帝類。
我們舉的例子是最簡單的情況，而在實際應(yīng)用中，很可能產(chǎn)品是一個多層次的樹狀結(jié)構(gòu)。由于簡單工廠模式中只有一個工廠類來對應(yīng)這些產(chǎn)品，所以這可能會把我們的上帝類壞了，進而累壞了我們可愛的程序員:(
正如我前面提到的簡單工廠模式適用于業(yè)務(wù)將簡單的情況下。而對于復(fù)雜的業(yè)務(wù)環(huán)境可能不太適應(yīng)阿。這就應(yīng)該由工廠方法模式來出場了?。?

四、工廠方法模式先來看下它的組成吧：
抽象工廠角色： 這是工廠方法模式的核心，它與應(yīng)用程序無關(guān)。是具體工廠角色必須實現(xiàn)的接口或者必須繼承的父類。在java中它由抽象類或者接口來實現(xiàn)。
具體工廠角色：它含有和具體業(yè)務(wù)邏輯有關(guān)的代碼。由應(yīng)用程序調(diào)用以創(chuàng)建對應(yīng)的具體產(chǎn)品的對象。在java中它由具體的類來實現(xiàn)。
抽象產(chǎn)品角色：它是具體產(chǎn)品繼承的父類或者是實現(xiàn)的接口。在java中一般有抽象類或者接口來實現(xiàn)。
具體產(chǎn)品角色：具體工廠角色所創(chuàng)建的對象就是此角色的實例。在java中由具體的類來實現(xiàn)。
來用類圖來清晰的表示下的它們之間的關(guān)系：

我們還是老規(guī)矩使用一個完整的例子來看看工廠模式各個角色之間是如何來協(xié)調(diào)的。話說暴發(fā)戶生意越做越大，自己的愛車也越來越多。這可苦了那位司機師傅了，什么車它都要記得，維護，都要經(jīng)過他來使用！于是暴發(fā)戶同情他說：看你跟我這么多年的份上，以后你不用這么辛苦了，我給你分配幾個人手，你只管管好他們就行了！于是，工廠方法模式的管理出現(xiàn)了。代碼如下：
//抽象產(chǎn)品角色，具體產(chǎn)品角色與簡單工廠模式類似，只是變得復(fù)雜了些，這里略。
//抽象工廠角色
public interface Driver{
public Car driverCar();
}
public class BenzDriver implements Driver{
public Car driverCar(){
return new Benz();
}
}
public class BmwDriver implements Driver{
public Car driverCar() {
return new Bmw();
}
}
......//應(yīng)該和具體產(chǎn)品形成對應(yīng)關(guān)系，這里略...
//有請暴發(fā)戶先生
public class Magnate
{
public static void main(String[] args)
{
try{
Driver driver = new BenzDriver();

Car car = driver.driverCar();
car.drive();
}catch(Exception e)
{
}
}
}
工廠方法使用一個抽象工廠角色作為核心來代替在簡單工廠模式中使用具體類作為核心。讓我們來看看工廠方法模式給我們帶來了什么？使用開閉原則來分析下工廠方法模式。當(dāng)有新的產(chǎn)品（即暴發(fā)戶的汽車）產(chǎn)生時，只要按照抽象產(chǎn)品角色、抽象工廠角色提供的合同來生成，那么就可以被客戶使用，而不必去修改任何已有的代碼?？磥恚S方法模式是完全符合開閉原則的！
使用工廠方法模式足以應(yīng)付我們可能遇到的大部分業(yè)務(wù)需求。但是當(dāng)產(chǎn)品種類非常多時，就會出現(xiàn)大量的與之對應(yīng)的工廠類，這不應(yīng)該是我們所希望的。所以我建議在這種情況下使用簡單工廠模式與工廠方法模式相結(jié)合的方式來減少工廠類：即對于產(chǎn)品樹上類似的種類（一般是樹的葉子中互為兄弟的）使用簡單工廠模式來實現(xiàn)。
當(dāng)然特殊的情況，就要特殊對待了：對于系統(tǒng)中存在不同的產(chǎn)品樹，而且產(chǎn)品樹上存在產(chǎn)品族（下一節(jié)將解釋這個名詞）。那么這種情況下就可能可以使用抽象工廠模式了。

五、小結(jié) 讓我們來看看簡單工廠模式、工廠方法模式給我們的啟迪：
如果不使用工廠模式來實現(xiàn)我們的例子，也許代碼會減少很多——只需要實現(xiàn)已有的車，不使用多態(tài)。但是在可維護性上，可擴展性上是非常差的（你可以想象一下，添加一輛車后要牽動的類）。因此為了提高擴展性和維護性，多寫些代碼是值得的。

六、抽象工廠模式先來認識下什么是產(chǎn)品族： 位于不同產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)中，功能相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品組成的家族。如果光看這句話就能清楚的理解這個概念，我不得不佩服你啊。還是讓我們用一個例子來形象地說明一下吧。

圖中的BmwCar和BenzCar就是兩個產(chǎn)品樹（產(chǎn)品層次結(jié)構(gòu)）；而如圖所示的BenzSportsCar和BmwSportsCar就是一個產(chǎn)品族。他們都可以放到跑車家族中，因此功能有所關(guān)聯(lián)。同理BmwBussinessCar和BenzSportsCar也是一個產(chǎn)品族。
回到抽象產(chǎn)品模式的話題上。
可以這么說，它和工廠方法模式的區(qū)別就在于需要創(chuàng)建對象的復(fù)雜程度上。而且抽象工廠模式是三個里面最為抽象、最具一般性的。
抽象工廠模式的用意為：給客戶端提供一個接口，可以創(chuàng)建多個產(chǎn)品族中的產(chǎn)品對象。
而且使用抽象工廠模式還要滿足一下條件：
1.系統(tǒng)中有多個產(chǎn)品族，而系統(tǒng)一次只可能消費其中一族產(chǎn)品
2.同屬于同一個產(chǎn)品族的產(chǎn)品以其使用。
來看看抽象工廠模式的各個角色（和工廠方法的如出一轍）：
抽象工廠角色： 這是工廠方法模式的核心，它與應(yīng)用程序無關(guān)。是具體工廠角色必須實現(xiàn)的接口或者必須繼承的父類。在java中它由抽象類或者接口來實現(xiàn)。
具體工廠角色：它含有和具體業(yè)務(wù)邏輯有關(guān)的代碼。由應(yīng)用程序調(diào)用以創(chuàng)建對應(yīng)的具體產(chǎn)品的對象。在java中它由具體的類來實現(xiàn)。
抽象產(chǎn)品角色：它是具體產(chǎn)品繼承的父類或者是實現(xiàn)的接口。在java中一般有抽象類或者接口來實現(xiàn)。
具體產(chǎn)品角色：具體工廠角色所創(chuàng)建的對象就是此角色的實例。在java中由具體的類來實現(xiàn)。
按照慣例，再來個圖：

看過了前兩個模式，對這個模式各個角色之間的協(xié)調(diào)情況應(yīng)該心里有個數(shù)了，我就不舉具體的例子了。只是一定要注意滿足使用抽象工廠模式的條件哦，不然即使存在了多個產(chǎn)品樹，也存在產(chǎn)品族，但是不能使用的。

七、總結(jié)
這是我對工廠模式學(xué)習(xí)的一個鞏固，并且提出了一些自己的認識和想法。畢竟本人才疏學(xué)淺，難免有理解錯和膚淺的地方，希望高人能指正，并且希望能給大家?guī)韼椭?/p>

工廠方法完整示例代碼：factorypattern.rar