全面通透深入剖析工厂方法模式

Tom弹架构
本文节选自《设计模式就该这样学》

1 工厂方法模式的应用场景

工厂方法模式主要适用于以下应用场景。

(1)创建对象需要大量重复的代码。

(2)客户端(应用层)不依赖产品类实例如何被创建、实现等细节。

(3)一个类通过其子类来指定创建哪个对象。

2 工厂方法模式的UML类图

工厂方法模式的UML类图如下图所示。

image.png

由上图可以看到,抽象工厂模式主要包含4个角色。

(1)抽象工厂(Factory):是工厂方法模式的核心,与应用程序无关。任何在模式中创建的对象的工厂类必须实现这个接口。

(2)具体工厂(Concrete Factory):是实现抽象工厂接口的具体工厂类,包含与应用程序密切相关的逻辑,并且被应用程序调用以创建产品对象。

(3)抽象产品(Product):是工厂方法模式所创建的对象的超类型,也就是产品对象的共同父类或共同拥有的接口。

(4)具体产品(Concrete Product):这个角色实现了抽象产品角色所定义的接口。某具体产品有专门的具体工厂创建,它们之间往往一一对应。

3 工厂方法模式的通用写法

以下是工厂方法模式的通用写法。


public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        IFactory factory = new FactoryA();
        factory.makeProduct().doSomething();

        factory = new FactoryB();
        factory.makeProduct().doSomething();

        factory = new FactoryC();
        factory.makeProduct().doSomething();
    }

    //抽象工厂
    public interface IFactory {
        IProduct makeProduct();
    }
    //生产ProductA的具体工厂类
    static class FactoryA implements IFactory {
        public IProduct makeProduct() {
            return new ProductA();
        }
    }
    //生产ProductB的具体工厂类
    static class FactoryB implements IFactory {
        public IProduct makeProduct() {
            return new ProductB();
        }
    }

    //生产ProductC的具体工厂类
    static class FactoryC implements IFactory {
        public IProduct makeProduct() {
            return new ProductC();
        }
    }


    //抽象产品
    public interface IProduct {
        void doSomething();
    }

    //具体产品:ProductA
    static class ProductA implements IProduct {
        public void doSomething() {
            System.out.println("I am Product A");
        }
    }

    //具体产品:ProductB
    static class ProductB extends FactoryB implements IProduct {
        public void doSomething() {
            System.out.println("I am Product B");
        }
    }

    //具体产品:ProductC
    static class ProductC implements IProduct {
        public void doSomething() {
            System.out.println("I am Product C");
        }
    }
}

4 使用工厂方法模式实现产品扩展

工厂方法模式主要解决产品扩展的问题,在简单工厂中,随着产品链的丰富,如果每个课程的创建逻辑都有区别,则工厂的职责会变得越来越多,有点像万能工厂,并不便于维护。根据单一职责原则,我们将职能继续拆分,专人干专事。Java课程由Java工厂创建,Python课程由Python工厂创建,对工厂本身也做抽象。首先创建ICourseFactory接口。


public interface ICourseFactory {
    ICourse create();
}

然后分别创建子工厂,JavaCourseFactory类的代码如下。


import com.tom.pattern.factory.ICourse;
import com.tom.pattern.factory.JavaCourse;

public class JavaCourseFactory implements ICourseFactory {
    public ICourse create() {
        return new JavaCourse();
    }
}

PythonCourseFactory类的代码如下。


import com.tom.pattern.factory.ICourse;
import com.tom.pattern.factory.PythonCourse;

public class PythonCourseFactory implements ICourseFactory {
    public ICourse create() {
        return new PythonCourse();
    }
}

客户端测试代码如下。


public static void main(String[] args) {
    ICourseFactory factory = new PythonCourseFactory();
    ICourse course = factory.create();
    course.record();

    factory = new JavaCourseFactory();
    course = factory.create();
    course.record();
}

最后看如下图所示的类图。

image.png

5 工厂方法模式在Logback源码中的应用

来看Logback中工厂方法模式的应用,其类图如下图所示。

image.png

由上图可以看到,已经分离出不同工厂负责创建不同日志框架,如Substitute日志框架、NOP日志框架、Log4J日志框架,那么对应的Logger产品体系也是如此,如下图所示。

image.png

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《Spring 5核心原理》、《Netty 4核心原理》、《设计模式就该这样学》作者。

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