开发之路（设计模式四：工厂模式下）

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暖心先森
    阅读 17 分钟

    在之前内容里，介绍了工厂模式中的简单工厂和工厂方法内容，这我们继续工厂模式的学习，今天学习抽象工厂模式。

    当直接实例化一个对象时，就是在依赖它的具体类。看一张对象依赖图
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    很明显PizzaStore依赖所有披萨对象，所有的具体pizza都从PizzaStore当中产生。
    当下面各个新增一种披萨种类，就相当于多了一个依赖，上面PizzaStore可能就要修改。

    这里引出一个原则：依赖倒置原则。
    注：要依赖抽象，不要依赖具体类。感觉有点像面向接口编程，而不面向实现编程。确实这很相似，然而这里更强调“抽象”.这个原则说明：不能让“高层组件”依赖“底层组件”，换句话说好比人要吃鸡鸭鱼肉等食物摄取营养，但是人不吃鸡鸭鱼肉也能从别的许多食物的摄取营养物质的把。所以二者不应该是依赖的关系，回过来说，“高层组件”和“底层组件”都要依赖抽象。

    PizzaStore是“高层组件”，而各个披萨具体实现PizzaStore的具体实现类，就为“底层组件”，很明白，PizzaStore依赖这些具体比萨类。
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    我们把依赖倒置原则，放在我们目前的披萨店项目中。类图如下
    图片描述
    想要遵循依赖倒置原则，（依赖抽象）工厂方式并不一定是最好的方法，但却是最有效方法之一。

    何为“倒置”？
    前面说“依赖”，现在来解释解释倒置原则，在上面当中我们看到各个pizza具体类（低层组件）向上指向了Pizza（高层组件），底层组件现在竟然依赖高层组件，对比图一当中对象（向下指向）依赖具体实现类情况，是不是指向都反过来了。所以说倒置指的就是和一般OO设计的思考方式完全相反。而现在我们的设计就让高层和底层组件都依赖Pizza这个抽象。

    所以说若要遵循依赖倒置原则的话必须遵守下面几点要求。
    1：变量不可以持有具体类的引用。
    注：如果使用new，就会持有具体类的引用。你可以使用工厂模式避免这个问题。

    2：不要让类派生自具体类。
    注：如果派生自具体类，就会依赖这个具体类。请派生自一个抽象

    3：不要覆盖基类中已经实现的方法。

    编者注：包括我之前做的几期模式文章，当学习到工厂模式的时候我也有脑浆糊时候，倘若真的写项目程序之前都要想如何使用什么设计模式的话，恐怕我什么程序都写不出来，在设计模式中，无论有多少原则，其实是要尽量去达到，而不是说随时都要遵守原则或模式。其实很多时候任何Java程序在某种程度上来说都做不到百分之百遵守原则，都有违反方针地方，但设计模式可以作为一个项目的灵魂。
    但是，如果你深入体验模式，将这些模式内化成你思考的一部分，那么在设计时，你将知道何时有足够的理由违反这些原则。就比方说当你实例化一个字符串的时候，你是不是直接实例化了？其实我们平时在程序中也都不假思索的实例化字符串对象吗？有违反这个原则吗？有！能这样做吗？能！为什么？因为字符串不能改变。包括我自己目前学习设计模式都还只是学“形”，我离设计模式的“心”还有不少的距离。

    回到我们披萨店，现在看看我们披萨店“生意”是蒸蒸日上，具体弹性的框架，维护拓展起来也比最初设计的强很多，虽然花的功夫不少，但往往是值得的。
    某一天你接到了好几个顾客的投诉电话，投诉的内容大体相同，某某加盟店里的食材不新鲜，甚至有媒体曝光你的某些加盟店为了降低成本，使用劣质原料。身为老板得你，必须采取一些办法，阻止这样的情况再次发生。
    往后几天，你亲自考察了位于纽约和芝加哥的两家加盟店，经过研究决定为确保加盟店使用高质量的原料，你打算建造一家生产原料的工厂，并将原料运到各个加盟店专供，下面是你写的两份菜单
    图片描述

    现在我们建造一个工厂，来生产原料，
    定义工厂接口，负责创建原料
    这里有很多新类，每个原料都是一个类（接口），每个原料都有个create方法，到时候我们都要具体展开。
    图片描述

    下面具体创建纽约原料工厂，
    每个原料都重载接口，根据不同风味定制添加不同的调料，对于蔬菜（Veggies），用一个数组做返回值，这里我就自己写死了数组，芝加哥工厂暂时不放出。
    图片描述

    这里Pizza就需要修改了，好让它能使用工厂生产出来的原料。
    图片描述

    下面是创建披萨，下面以芝士披萨为例，不在像之前那样做法了，写出区域性话，就单单创建某某味道的披萨
    图片描述

    下面图将给你更好的说明（我就直接引用书中笔记了）
    图片描述

    下面是修改加盟店代码以纽约店为例，纽约店会用到纽约披萨原料工厂，把工厂对象传入每个披萨里就能“获取”对应原料。
    相比于之前的createPizza方法，这个版本两者之间有何异同呢？
    图片描述

    我们目前做了这些。
    图片描述

    这样的工厂形式就是抽象工厂模式
    抽象工厂模式：提供一个接口，用于创建相关或依赖对象，而不需要明确指定具体类。
    下面是抽象工厂类图
    图片描述
    抽象方法，给我感觉是它更多运用抽象形式，简化编码当中复杂性。

    下面是工厂方法和抽象工厂两种模式的对比
    工厂方法：
    图片描述

    抽象工厂：
    图片描述

    其实，无论简单工厂，工厂方法还是抽象工厂方法，都对我们提升代码质量有很大帮助。

    要点：
    1：所有的工厂都是用来封装对象的创建
    2：简单工厂，虽然不算是设计模式，但却是一个很好的编码习惯，可以使客户和具体类解耦
    3：工厂方法使用继承：把对象的创建放在子类，子类实现工厂方法。
    4：抽象工厂模式使用对象组合：对象的创建被是现在工厂的接口中。
    5：所有的工厂模式都是减少程序中类之间依赖，松耦合。
    6：第一次了解原来实例化可以延迟到子类中进行。
    7：学习了依赖倒置原则。
    8：面向抽象编程，不面向具体类编辑，尽管自己还是会犯老毛病。

    下面放出实例的全部源码，由于源码类文件较多，先放出了项目class图
    图片描述

    Material_Implements包下内容
    图片描述

    披萨工厂接口

    package Factory_Interface;

import Material_Interface.Cheese;
import Material_Interface.Clams;
import Material_Interface.Dough;
import Material_Interface.Pepperoni;
import Material_Interface.Sauce;
import Material_Interface.Veggies;

/**
 * 这时我们需要给披萨店送原料了 建立一家生产原料的工厂 添加各种原料
 * 
 * @author Joy
 * 
 */
public interface PizzaIngredientFactory {
    // 面饼
    public Dough createDough();

    // 酱料
    public Sauce createSauce();

    // 芝士奶酪
    public Cheese createCheese();

    // 各种蔬菜，数组
    public Veggies[] createVeggies();

    // 香肠
    public Pepperoni createPepperoni();

    // 海鲜
    public Clams createClam();
}

    两个具体工厂实现

    package Factory_Implements;

import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory;
import Material_Implements.FreshClams;
import Material_Implements.Garlic;
import Material_Implements.MarinaraSauce;
import Material_Implements.Mushroom;
import Material_Implements.Onion;
import Material_Implements.RedPepper;
import Material_Implements.ReggianoCheese;
import Material_Implements.SlicedPepperoni;
import Material_Implements.ThinCrustDough;
import Material_Interface.Cheese;
import Material_Interface.Clams;
import Material_Interface.Dough;
import Material_Interface.Pepperoni;
import Material_Interface.Sauce;
import Material_Interface.Veggies;

/**
 * 纽约披萨店原料工厂实现，工厂专精大蒜番茄酱料，干酪，鲜蛤蛎
 * 
 * @author Joy
 * 
 */
// 具体的原料工厂都要实现PizzaIngredientFactory类
public class NYPizzaIngredientFactory implements PizzaIngredientFactory {

    @Override
    public Dough createDough() {
        return new ThinCrustDough();
    }

    @Override
    public Sauce createSauce() {
        return new MarinaraSauce();
    }

    @Override
    public Cheese createCheese() {
        return new ReggianoCheese();
    }

    @Override
    public Veggies[] createVeggies() {
        Veggies veggies[] = { new Garlic(), new Onion(), new Mushroom(),
                new RedPepper() };
        return veggies;
    }

    @Override
    public Pepperoni createPepperoni() {
        return new SlicedPepperoni();
    }

    @Override
    public Clams createClam() {
        return new FreshClams();
    }
}

    package Factory_Implements;

import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory;
import Material_Implements.BlackOlives;
import Material_Implements.Eggplant;
import Material_Implements.FrozenClams;
import Material_Implements.MozzarellaCheese;
import Material_Implements.PlumTomatoSauce;
import Material_Implements.SlicedPepperoni;
import Material_Implements.Spinach;
import Material_Implements.ThickCrustDough;
import Material_Interface.Cheese;
import Material_Interface.Clams;
import Material_Interface.Dough;
import Material_Interface.Pepperoni;
import Material_Interface.Sauce;
import Material_Interface.Veggies;

/**
 * 加州披萨店原料工厂
 * 
 * @author Joy
 * 
 */
public class ChicagoPizzaIngredientFactory implements PizzaIngredientFactory {
    @Override
    public Dough createDough() {
        return new ThickCrustDough();
    }

    @Override
    public Sauce createSauce() {
        return new PlumTomatoSauce();
    }

    @Override
    public Cheese createCheese() {
        return new MozzarellaCheese();
    }

    @Override
    public Veggies[] createVeggies() {
        Veggies veggies[] = { new BlackOlives(), new Spinach(), new Eggplant() };
        return veggies;
    }

    @Override
    public Pepperoni createPepperoni() {
        return new SlicedPepperoni();
    }

    @Override
    public Clams createClam() {
        return new FrozenClams();
    }
}

    各个原料接口

    package Material_Interface;
/**
 * 芝士奶酪类
 * @author Joy
 *
 */
public interface Cheese {
    //只需定义接口，具体实现让实现类搞定
    public String toString();

}

    package Material_Interface;
/**
 * 海蛎类
 * @author Joy
 *
 */
public interface Clams {
    public String toString();
}

    package Material_Interface;
/**
 * 面饼类
 * @author Joy
 *
 */
public interface Dough {
    public String toString();
}

    package Material_Interface;
/**
 * 香肠类
 * @author Joy
 *
 */
public interface Pepperoni {
    public String toString();
}

    package Material_Interface;
/**
 * 酱料类
 * @author Joy
 *
 */
public interface Sauce {
    public String toString();
}

    package Material_Interface;
/**
 * 蔬菜类
 * @author Joy
 *
 */
public interface Veggies {
    public String toString();
}

    下面就是各个原料的具体实现

    package Material_Implements;

import Material_Interface.Veggies;

public class BlackOlives implements Veggies {

    public String toString() {
        return "黑橄榄";
    }
}

    package Material_Implements;

import Material_Interface.Veggies;

public class Eggplant implements Veggies {

    public String toString() {
        return "茄子";
    }
}

    package Material_Implements;

import Material_Interface.Clams;

public class FreshClams implements Clams {

    public String toString() {
        return "鲜海蛎";
    }
}
    package Material_Implements;

import Material_Interface.Clams;

public class FrozenClams implements Clams {

    public String toString() {
        return "海湾的鲜海蛎";
    }
}

    package Material_Implements;

import Material_Interface.Veggies;

public class Garlic implements Veggies {

    public String toString() {
        return "大蒜";
    }
}

    package Material_Implements;

import Material_Interface.Sauce;

public class MarinaraSauce implements Sauce {
    @Override
    public String toString() {
        return "番茄酱";
    }
}

    package Material_Implements;

import Material_Interface.Cheese;

public class MozzarellaCheese implements Cheese {

    @Override
    public String toString() {
        return "碎芝士";
    }
}

    package Material_Implements;

import Material_Interface.Veggies;

public class Mushroom implements Veggies {

    public String toString() {
        return "香菇";
    }
}

    package Material_Implements;

import Material_Interface.Veggies;

public class Onion implements Veggies {

    public String toString() {
        return "洋葱";
    }
}

    package Material_Implements;

import Material_Interface.Sauce;

public class PlumTomatoSauce implements Sauce {
    public String toString() {
        return "梅子番茄酱";
    }
}

    package Material_Implements;

import Material_Interface.Veggies;

public class RedPepper implements Veggies {

    public String toString() {
        return "红辣椒";
    }
}

    package Material_Implements;

import Material_Interface.Cheese;

public class ReggianoCheese implements Cheese {
    
    public String toString() {
    
        return "干奶酪";
    }

}

    package Material_Implements;

import Material_Interface.Pepperoni;

public class SlicedPepperoni implements Pepperoni {

    public String toString() {
        return "香肠切片";
    }
}

    package Material_Implements;

import Material_Interface.Veggies;

public class Spinach implements Veggies {

    public String toString() {
        return "菠菜";
    }
}

    package Material_Implements;

import Material_Interface.Dough;

public class ThickCrustDough implements Dough {
    public String toString() {
        return "厚面饼";
    }
}

    package Material_Implements;

import Material_Interface.Dough;

public class ThinCrustDough implements Dough {
    public String toString() {
        return "薄面饼";
    }
}

    下面是Pizza“工厂”（抽象）方法

    package Pizza;

import Material_Interface.Cheese;
import Material_Interface.Clams;
import Material_Interface.Dough;
import Material_Interface.Pepperoni;
import Material_Interface.Sauce;
import Material_Interface.Veggies;

public abstract class Pizza {
    String name;// 披萨名称
    Dough dough;// 面团类型
    Sauce sauce;// 酱料
    // ArrayList toppings = new ArrayList();// 一套佐料(下面原料代替了list)

    // 每个披萨都持有一组需用到的原料
    Veggies veggies[];
    Cheese cheese;
    Pepperoni pepperoni;
    Clams clams;

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    /**
     * //把prepare方法抽象化，获取来自原料工厂的原料 Pizza类完全不关心具体原料是什么，只知道如何制作披萨，
     * 比萨和原料之间被解耦，往后拓展不同口味披萨，建立不同的披萨工厂也很方便 Pizza类被复用
     */
    // 准备
    public abstract void prepare();

    // 烘烤
    public void bake() {
        System.out.println("\n" + "披萨正在烘烤,需烘烤25分钟。。。");
    }

    // 切片
    public void cut() {
        System.out.println("制作完成，给披萨切片。。。");
    }

    // 装盒
    public void box() {
        System.out.println("给披萨打包装盒。。。");
    }

    // 输出客人点的披萨信息
    @Override
    public String toString() {
        StringBuffer display = new StringBuffer();
        display.append(name + "\n");
        if (dough != null) {
            display.append(dough + "\t");
        }
        if (sauce != null) {
            display.append(sauce + "\n");
        }
        if (cheese != null) {
            display.append(cheese + "\t");
        }
        if (veggies != null) {
            for (int i = 0; i < veggies.length; i++) {
                display.append(veggies[i] + ", ");
            }
        }
        if (pepperoni != null) {
            display.append(pepperoni + "\n");
        }
        if (clams != null) {
            display.append(clams + "\t");
        }
        return display.toString();
    }

}

    下面是具体Pizza实现

    package Pizza;

import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory;
//芝士披萨
public class CheesePizza extends Pizza {
    PizzaIngredientFactory ingredientFactory;

    // 要制作披萨，要先从对于工厂获取原料，所以构造器初始化数据
    public CheesePizza(PizzaIngredientFactory ingredientFactory) {
        this.ingredientFactory = ingredientFactory;
    }

    // 这里就不在以前Pizza类直接写死，而是更加灵活使用
    // prepare()方法一步步创建芝士披萨，需要的原料全部从“工厂”中获取
    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("准备 " + name);
        dough = ingredientFactory.createDough();
        sauce = ingredientFactory.createSauce();
        cheese = ingredientFactory.createCheese();
    }
}

    package Pizza;

import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory;
//海蛎披萨
public class ClamPizza extends Pizza {
    PizzaIngredientFactory ingredientFactory;

    public ClamPizza(PizzaIngredientFactory ingredientFactory) {
        this.ingredientFactory = ingredientFactory;
    }

    public void prepare() {
        System.out.println("准备 " + name);
        dough = ingredientFactory.createDough();
        sauce = ingredientFactory.createSauce();
        cheese = ingredientFactory.createCheese();
        clams = ingredientFactory.createClam();
    }
}

    package Pizza;

import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory;
//香肠披萨
public class PepperoniPizza extends Pizza {
    PizzaIngredientFactory ingredientFactory;
 
    public PepperoniPizza(PizzaIngredientFactory ingredientFactory) {
        this.ingredientFactory = ingredientFactory;
    }
 
    public void prepare() {
        System.out.println("准备 " + name);
        dough = ingredientFactory.createDough();
        sauce = ingredientFactory.createSauce();
        cheese = ingredientFactory.createCheese();
        veggies = ingredientFactory.createVeggies();
        pepperoni = ingredientFactory.createPepperoni();
    }
}

    package Pizza;

import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory;

//素食披萨
public class VeggiePizza extends Pizza {
    PizzaIngredientFactory ingredientFactory;

    public VeggiePizza(PizzaIngredientFactory ingredientFactory) {
        this.ingredientFactory = ingredientFactory;
    }

    public void prepare() {
        System.out.println("准备 " + name);
        dough = ingredientFactory.createDough();
        sauce = ingredientFactory.createSauce();
        cheese = ingredientFactory.createCheese();
        veggies = ingredientFactory.createVeggies();
    }
}

    下面是PizzaStore接口

    package Store;

import Pizza.Pizza;

/**
 * PizzaStore相当于客户， 往后会有很多类似此类进行拓展
 * 
 * 在这里orderPizza()方法对pizz对象做了很多事（createPizza，prepare，bake，cut，box）
 * 但是由于Pizza对象是抽象的（接口），
 * orderPizza()并不知道具体哪些实际类参与进来了（相当于实现Pizza接口的实现类有哪些orderPizza()方法并不知道）
 * 换句话说，这就是解耦，减少相互依赖
 * 
 * 同理createPizza()方法中也不知道创建的具体是什么披萨 只知道披萨可以被准备，被烘烤，被切片，被装盒行为而已
 * 
 */
// 披萨店
public abstract class PizzaStore {

    // 点单
    public Pizza orderPizza(String type) {
        // createPizza()方法从工厂对象中取出,
        // 并且方法也不再这里实现，定义为抽象类，谁需要在拿走方法去具体实现
        Pizza pizza = createPizza(type);
        System.out.print("----制作一个" + pizza);
        pizza.prepare();
        pizza.bake();
        pizza.cut();
        pizza.box();
        return pizza;
    }

    // 把工厂对象移到这个方法里,并封装
    // 现在工厂方法为抽象的,子类必须实现这个抽象方法
    public abstract Pizza createPizza(String item);
}

    下面是两个加盟店的具体实现

    package Store;

import Factory_Implements.NYPizzaIngredientFactory;
import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory;
import Pizza.CheesePizza;
import Pizza.ClamPizza;
import Pizza.PepperoniPizza;
import Pizza.Pizza;
import Pizza.VeggiePizza;

/**
 * 此时NYStylePizzaStore所封装的知识是关于如何制作纽约风格的比萨
 * 
 * @author Joy
 * 
 */

// 纽约风格披萨店(分店)
public class NYStylePizzaStore extends PizzaStore {
    /**
     * 相比之前写的这里添加了工厂类
     */
    // 根据披萨的不同，创建不同披萨(具体实现类)
    @Override
    public Pizza createPizza(String item) {
        Pizza pizza = null;
        // 这里多态创建纽约原料工厂，该工厂负责纽约风味的披萨
        PizzaIngredientFactory ingredientFactory = new NYPizzaIngredientFactory();
        if (item.equals("芝士")) {
            // 实例化具体披萨类型，并传进该比萨所需要的工厂，以便取得原料
            pizza = new CheesePizza(ingredientFactory);
            pizza.setName("纽约芝士披萨");
        } else if (item.equals("素食")) {
            pizza = new VeggiePizza(ingredientFactory);
            pizza.setName("纽约素食披萨");
        } else if (item.equals("海蛎")) {
            pizza = new ClamPizza(ingredientFactory);
            pizza.setName("纽约海蛎披萨");
        } else if (item.equals("香肠")) {
            pizza = new PepperoniPizza(ingredientFactory);
            pizza.setName("纽约香肠披萨");
        }
        return pizza;
    }
}
    package Store;


import Factory_Implements.ChicagoPizzaIngredientFactory;
import Factory_Interface.PizzaIngredientFactory;
import Pizza.CheesePizza;
import Pizza.ClamPizza;
import Pizza.PepperoniPizza;
import Pizza.Pizza;
import Pizza.VeggiePizza;

/**
 * 此时ChicagoStylePizzaStore所封装的知识是关于如何制作芝加哥风格的比萨
 * 
 * @author Joy
 * 
 */
// 芝加哥披萨店(分店)
public class ChicagoStylePizzaStore extends PizzaStore {
    Pizza pizza = null;
    // 这里多态创建纽约原料工厂，该工厂负责纽约风味的披萨
    PizzaIngredientFactory ingredientFactory = new ChicagoPizzaIngredientFactory();
    @Override
    public Pizza createPizza(String item) {
        if (item.equals("芝士")) {
            pizza = new CheesePizza(ingredientFactory);
            pizza.setName("芝加哥芝士披萨");
        } else if (item.equals("素食")) {
            pizza = new VeggiePizza(ingredientFactory);
            pizza.setName("芝加哥素食披萨");
        } else if (item.equals("海鲜")) {
            pizza = new ClamPizza(ingredientFactory);
            pizza.setName("芝加哥海蛎披萨");
        } else if (item.equals("香肠")) {
            pizza = new PepperoniPizza(ingredientFactory);
            pizza.setName("芝加哥香肠披萨");
        }
        return pizza;
    }
}

    测试类

    package TestMain;

import Pizza.Pizza;
import Store.ChicagoStylePizzaStore;
import Store.NYStylePizzaStore;
import Store.PizzaStore;

public class TestMain {
    public static void main(String[] args) {
        PizzaStore nyStore = new NYStylePizzaStore();
        PizzaStore chicagoStore = new ChicagoStylePizzaStore();
        System.out.println("====================================");
        Pizza pizza3 = nyStore.orderPizza("香肠");
        System.out.println("Joy点了一个" + pizza3);
        System.out.println("====================================");
        Pizza pizza4=chicagoStore.orderPizza("海鲜");
        System.out.println("Joy点了一个" + pizza4);

    }
}

    效果图：
    图片描述

    工厂模式给我最大感受就是对编写好的代码的理解程度加深，想法也更加考虑拓展了，当然还需反复多练习，模拟代码已经全部放出，注释也写的比较清楚，若有不理解欢迎留言

    感谢你看到这里，至此工厂模式内容结束，本人文笔随便，若有不足或错误之处望给予指点，90度弯腰~~~很快我会发布下一个设计模式内容，生命不息，编程不止！

    参考书籍：《Head First 设计模式》
    设计模式java
    暖心先森
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    生命不息，编程不止！

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