5.复习-Java设计模式

咸鱼2024-02-132024-08-06

Java设计模式

背景

在面向对象编程中，创建对象实例最常用的方式就是通过 new 操作符构造一个对象实例，但在某些情况下，new 操作符直接生成对象会存在一些问题。
举例来说，对象的创建需要一系列的步骤：可能需要计算或取得对象的初始位置、选择生成哪个子对象实例、或在生成之前必须先生成一些辅助对象。
在这些情况，新对象的建立就是一个 “过程”，而不仅仅是一个操作，就像一部大机器中的一个齿轮传动。

类型

简单工厂模式（Simple Factory）
- 后来出现了工厂，用户不再需要去创建宝马车，由工厂进行创建，想要什么车，直接通过工厂创建就可以了。比如想要320i系列车，工厂就创建这个系列的车。
工厂方法模式（Factory Method）
- 为了满足客户，宝马车系列越来越多，如320i、523i等等系列，一个工厂无法创建所有的宝马系列，于是又单独分出来多个具体的工厂，每个具体工厂创建一种系列，即具体工厂类只能创建一个具体产品。但是宝马工厂还是个抽象，你需要指定某个具体的工厂才能生产车出来。
抽象工厂模式（Abstract Factory）
- 随着客户要求越来越高，宝马车必须配置空调，于是这个工厂开始生产宝马车和需要的空调。最终是客户只要对宝马的销售员说：我要523i空调车，销售员就直接给他523i空调车了。而不用自己去创建523i空调车宝马车。

简单工厂模式

简单工厂模式的核心是定义一个创建对象的接口，将对象的创建和本身的业务逻辑分离，降低系统的耦合度，使得两个修改起来相对容易些，当以后实现改变时，只需要修改工厂类即可。

public class Factory {
    public BMW createBMW(int type) {
        switch (type) {
            case 320:
                return new BMW320();

            case 523:
                return new BMW523();

            default:
                break;
            }
        return null;
     }
}

优缺点
- 简单工厂模式提供专门的工厂类用于创建对象，实现了对象创建和使用的职责分离，客户端不需知道所创建的具体产品类的类名以及创建过程，只需知道具体产品类所对应的参数即可，通过引入配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性。
- 但缺点在于不符合“开闭原则”，每次添加新产品就需要修改工厂类。在产品类型较多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展维护，并且工厂类集中了所有产品创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响。

工厂方法模式

工厂方法模式将工厂抽象化，并定义一个创建对象的接口。每增加新产品，只需增加该产品以及对应的具体实现工厂类，由具体工厂类决定要实例化的产品是哪个，将对象的创建与实例化延迟到子类，这样工厂的设计就符合“开闭原则”了，扩展时不必去修改原来的代码。
缺点
- 但缺点在于，每增加一个产品都需要增加一个具体产品类和实现工厂类，使得系统中类的个数成倍增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，同时也增加了系统具体类的依赖。

组成

抽象工厂 AbstractFactory：工厂方法模式的核心，是具体工厂角色必须实现的接口或者必须继承的父类，在 Java 中它由抽象类或者接口来实现。

具体工厂 Factory：被应用程序调用以创建具体产品的对象，含有和具体业务逻辑有关的代码

interface FactoryBMW {
	BMW createBMW();
}

public class FactoryBMW320 implements FactoryBMW{
	@Override
	public BMW320 createBMW() {
		return new BMW320();
	}
}
public class FactoryBMW523 implements FactoryBMW {
	@Override
	public BMW523 createBMW() {
		return new BMW523();
	}
}

抽象产品 AbstractProduct：是具体产品继承的父类或实现的接口，在 Java 中一般有抽象类或者接口来实现。
具体产品 Product：具体工厂角色所创建的对象就是此角色的实例。

抽象工厂模式

在工厂方法模式中，我们使用一个工厂创建一个产品，一个具体工厂对应一个具体产品，但有时候我们需要一个工厂能够提供多个产品对象，而不是单一的对象，这个时候我们就需要使用抽象工厂模式。
概念补充
- 产品等级结构：产品等级结构指的是产品的继承结构，例如一个空调抽象类，它有海尔空调、格力空调、美的空调等一系列的子类，那么这个空调抽象类和他的子类就构成了一个产品等级结构。
- 产品族：产品族是指由同一个工厂生产的，位于不同产品等级结构中的一组产品。比如，海尔工厂生产海尔空调、海尔冰箱，那么海尔空调则位于空调产品族中。
介绍
- 抽象工厂模式主要用于创建相关对象的家族。当一个产品族中需要被设计在一起工作时，通过抽象工厂模式，能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象；
- 并且通过隔离具体类的生成，使得客户端不需要明确指定具体生成类；所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的公共接口，因此只需要改变具体工厂的实例，就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。
缺点
- 缺点在于添加新的行为时比较麻烦，如果需要添加一个新产品族对象时，需要更改接口及其下所有子类，这必然会带来很大的麻烦。

组成

抽象工厂 AbstractFactory：定义了一个接口，这个接口包含了一组方法用来生产产品，所有的具体工厂都必须实现此接口。

//创建工厂的接口  
public interface AbstractFactory {  
  //制造发动机
  public Engine createEngine();
  //制造空调 
  public Aircondition createAircondition(); 
}  

//为宝马320系列生产配件  
public class FactoryBMW320 implements AbstractFactory{   
  @Override  
  public Engine createEngine() {   
    return new EngineA();  
  }  
  @Override  
  public Aircondition createAircondition() {  
    return new AirconditionA();  
  }  
}  
//宝马523系列
public class FactoryBMW523 implements AbstractFactory {  
   @Override  
  public Engine createEngine() {   
    return new EngineB();  
  }  
  @Override  
  public Aircondition createAircondition() {  
    return new AirconditionB();  
  }  
}

具体工厂 ConcreteFactory：用于生产不同产品族，要创建一个产品，用户只需使用其中一个工厂进行获取，完全不需要实例化任何产品对象。

抽象产品 AbstractProduct：这是一个产品家族，每一个具体工厂都能够生产一整组产品。

//发动机以及型号  
public interface Engine {}  

public class EngineA implements Engine{  
  public EngineA(){  
    System.out.println("制造-->EngineA");  
  }  
}  
public class EngineB implements Engine{  
  public EngineB(){  
    System.out.println("制造-->EngineB");  
  }  
}  

//空调以及型号  
public interface Aircondition {} 

public class AirconditionA implements Aircondition{  
  public AirconditionA(){  
    System.out.println("制造-->AirconditionA");  
  }  
}  
public class AirconditionB implements Aircondition{  
  public AirconditionB(){  
    System.out.println("制造-->AirconditionB");  
  }  
}

具体产品 Product

小结

工厂方法模式与抽象工厂模式的区别在于：
- （1）工厂方法只有一个抽象产品类和一个抽象工厂类，但可以派生出多个具体产品类和具体工厂类，每个具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例。
- （2）抽象工厂模式拥有多个抽象产品类（产品族）和一个抽象工厂类，每个抽象产品类可以派生出多个具体产品类；抽象工厂类也可以派生出多个具体工厂类，同时每个具体工厂类可以创建多个具体产品类的实例