Java 中的工廠設計模式

一、概述

在本教程中，我們將解釋 Java 中的工廠設計模式。我們描述了兩種模式：工廠方法和抽象工廠。兩者都是創造性的設計模式。我們將使用一個示例來說明這些模式。

2.工廠方法模式

首先，我們需要定義一個例子。我們正在為一家汽車製造商開發一款應用程序。最初，我們只有一個客戶。該客戶製造了僅配備燃油發動機的車輛。所以，為了遵循單一職責原則（SRP）和開閉原則（OCP），我們使用了工廠方法設計模式。

在我們跳入一些代碼之前，我們為這個模式定義一個默認的 UML 圖：

使用上面的 UML 圖作為參考，我們定義了與此模式相關的一些主要概念。工廠方法模式通過將Product的構造代碼與使用該Product的代碼分開來放鬆耦合代碼。這種設計使得從應用程序的其餘部分中獨立提取Product結構變得容易。此外，它允許在不破壞現有代碼的情況下引入新產品。

讓我們進入代碼。首先，在我們的示例應用程序中，我們定義了MotorVehicle接口。這個接口只有一個方法build() 。該方法用於製造特定的機動車輛。界面的代碼片段：

public interface MotorVehicle {
 void build();
 }

下一步是實現實現MotorVehicle接口的具體類。我們創建兩種類型： Motorcycle和Car 。第一個的代碼是：

public class Motorcycle implements MotorVehicle {
 @Override
 public void build() {
 System.out.println("Build Motorcycle");
 }
 }

對於Car類，代碼為：

public class Car implements MotorVehicle {
 @Override
 public void build() {
 System.out.println("Build Car");
 }
 }

然後，我們創建MotorVehicleFactory類。此類負責創建每個新的車輛實例。它是一個抽像類，因為它為其特定工廠製造特定車輛。這個類的代碼是：

public abstract class MotorVehicleFactory {
 public MotorVehicle create() {
 MotorVehicle vehicle = createMotorVehicle();
 vehicle.build();
 return vehicle;
 }
 protected abstract MotorVehicle createMotorVehicle();
 }

正如您所注意到的，方法create()調用抽象方法createMotorVehicle()來創建特定類型的機動車輛。這就是為什麼每個特定的機動車工廠都必須實施其正確的MotorVehicle類型。之前，我們實現了兩種MotorVehicle類型， Motorcycle和Car 。現在，我們從我們的基類MotorVehicleFactory來實現兩者。

首先是MotorcycleFactory類：

public class MotorcycleFactory extends MotorVehicleFactory {
 @Override
 protected MotorVehicle createMotorVehicle() {
 return new Motorcycle();
 }
 }

然後， CarFactory類：

public class CarFactory extends MotorVehicleFactory {
 @Override
 protected MotorVehicle createMotorVehicle() {
 return new Car();
 }
 }

就這樣。我們的應用程序是使用工廠方法模式設計的。我們現在可以添加任意數量的新機動車輛。最後，我們需要使用 UML 符號查看最終設計的外觀：

3. 抽象工廠模式

在我們的第一次應用程序迭代之後，兩家新的汽車品牌公司對我們的系統感興趣： NextGen和FutureVehicle 。這些新公司不僅生產純燃料汽車，還生產電動汽車。每個公司都有自己的車輛設計。

我們當前的系統還沒有準備好應對這些新情況。我們必須支持電動汽車，並考慮到每個公司都有自己的設計。為了解決這些問題，我們可以使用抽象工廠模式。這種模式在我們剛開始使用工廠方法模式，需要將我們的系統演進到一個更複雜的系統時常用。它將產品創建代碼集中在一個地方。 UML 表示是：

我們已經有了MotorVehicle接口。此外，我們必須添加一個接口來表示電動汽車。新界面的代碼片段是：

public interface ElectricVehicle {
 void build();
 }

接下來，我們創建我們的抽象工廠。新類是抽象的，因為對象創建的責任將由我們的具體工廠負責。此行為遵循 OCP 和 SRP。讓我們進入類定義：

public abstract class Corporation {
 public abstract MotorVehicle createMotorVehicle();
 public abstract ElectricVehicle createElectricVehicle();
 }

在我們為每個公司創建混凝土工廠之前，我們必須為我們的新公司實施一些車輛。讓我們為FutureVehicle公司創建一些新類。

public class FutureVehicleMotorcycle implements MotorVehicle {
 @Override
 public void build() {
 System.out.println("Future Vehicle Motorcycle");
 }
 }

然後，電動汽車實例：

public class FutureVehicleElectricCar implements ElectricVehicle {
 @Override
 public void build() {
 System.out.println("Future Vehicle Electric Car");
 }
 }

我們為NexGen公司做同樣的事情：

public class NextGenMotorcycle implements MotorVehicle {
 @Override
 public void build() {
 System.out.println("NextGen Motorcycle");
 }
 }

另外，其他電動車的具體實現：

public class NextGenElectricCar implements ElectricVehicle {
 @Override
 public void build() {
 System.out.println("NextGen Electric Car");
 }
 }

最後，我們準備建造我們的混凝土工廠。一、 FutureVehicle工廠：

public class FutureVehicleCorporation extends Corporation {
 @Override
 public MotorVehicle createMotorVehicle() {
 return new FutureVehicleMotorcycle();
 }
 @Override
 public ElectricVehicle createElectricVehicle() {
 return new FutureVehicleElectricCar();
 }
 }

接下來，另一個：

public class NextGenCorporation extends Corporation {
 @Override
 public MotorVehicle createMotorVehicle() {
 return new NextGenMotorcycle();
 }
 @Override
 public ElectricVehicle createElectricVehicle() {
 return new NextGenElectricCar();
 }
 }

它完成了。我們使用抽象工廠模式完成實現。這是我們自定義實現的 UML 圖：

4. 工廠方法與抽象工廠

綜上所述，工廠方法使用繼承作為設計工具。同時，抽象工廠使用委託。第一個依賴派生類來實現，而基類提供預期的行為。此外，它是 over-method 而不是 class 。另一方面，抽象工廠應用於類。兩者都遵循 OCP 和 SRP ，生成鬆散耦合的代碼，並為我們代碼庫的未來更改提供更大的靈活性。創建代碼在一個地方。

5.結論

最後，我們對工廠設計模式進行了演練。我們描述了工廠方法和抽象工廠。我們提供了一個示例係統來說明這些模式的使用。此外，我們還簡要比較了這兩種模式。

和往常一樣，代碼片段在 GitHub 上結束了。