1、The Factory Pattern （工厂模式）,学习问题,随着经济的全球化，一个软件可能要在全球销售。因此，我们设计的软件应该能够通过简单的配置就可以适应不同的国家。 本讲所学的知识将能提供一种有助于解决此问题的方法。,对象创建问题,关于new: 按照面向抽象的设计原则，我们应该面向接口编程而不是面向实现编程。但是我们每次使用new时，是不是正在违背这一原则呢？,我们想用接口,但却必须建立一个具体类的实例,Duck duck = new MallardDuck(),问题,当你拥有一组相关的具体类时，你常常被迫写出类似下面的代码： Duck duck; If (picnic) duck=n
2、ew MallardDuck(); else if (hunting) duck=new DecoyDuck(); else if (inBathTub) duck=new RubberDuck(); ,这样做的原因是直到运行时我们才知道需要实例化那个类。,这样做的后果是如果应用要做变化或扩展，往往要修改这段代码。这使得维护困难并容易引入错误。,问题在哪里？是new的问题吗？,从技术上来说，new并没有任何问题。new是java最基本的部分。真正的问题在于“变化” 如果对接口编程，我们可实现与许多“变化”的隔离，因为通过多态机制，你的代码对于实现接口的新类依然适用。但是使用具体类麻烦就来了，因
3、为增加新的具体类时相应代码可能就必须修改。,怎么办呢？,Duck duck = new MallardDuck() 上面这段代码所在的模块与MallardDuck模块形成了耦合。,再回忆我们前面提出的面向对象设计的原则,识别应用的变化部分，并将之与固定的部分相分离。,区分变化的部分,下面我们来看一个例子 Pizza店,披萨,PizzaStore类中的一段代码-订做pizza,Public Class PizzaStore / Pizza orderPizza() Pizza pizza = new Pizza();pizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut()
4、;pizza.box();return pizza; / ,真希望这是一个抽象类或者接口，可惜抽象类或接口都不能被实例化,而且，我们有许多种pizza，所以我们增加一些代码，来确定合适的pizza种类，然后进行制作。,修改后的代码,Pizza orderPizza(String type) Pizza pizza;if (type.equals(“cheese”)pizza = new CheesePizza(); else if (type.equals(“greek”)pizza = new GreekPizza(); else if (type.equals(“pepperoni”)pi
5、zza = new PepperoniPizza();pizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();return pizza; ,根据接受的类型，创建相应的pizza实例，并赋值给实例变量。（注意：各种pizza实现接口Pizza),传递pizza的类型给方法orderPizza,每一种pizza子类型都知道其制作方法,由于市场竞争。,其他pizza店推出了新产品，我们也得增加！例如VeggiePizza。 GreekPizza最近不受欢迎，把它从菜单中取消。于是。,改！改！改！,Pizza orderPizza(String typ
6、e) Pizza pizza;if (type.equals(“cheese”)pizza = new CheesePizza(); else if (type.equals(“greek”)pizza = new GreekPizza(); else if (type.equals(“pepperoni”)pizza = new PepperoniPizza(); else if (type.equals(“veggie”)pizza = new VeggiePizza();pizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();return
7、 pizza; ,变与不变,变与不变,Pizza orderPizza(String type) Pizza pizza;if (type.equals(“cheese”)pizza = new CheesePizza(); else if (type.equals(“greek”)pizza = new GreekPizza(); else if (type.equals(“pepperoni”)pizza = new PepperoniPizza(); else if (type.equals(“veggie”)pizza = new VeggiePizza();pizza.prepare
8、();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();return pizza; ,这是变化的部分。随着Pizza菜单的变化，这部分要跟着不断地变。,这部分是不变的部分。,分离,Pizza orderPizza(String type) Pizza pizza;if (type.equals(“cheese”)pizza = new CheesePizza(); else if (type.equals(“greek”)pizza = new GreekPizza(); else if (type.equals(“pepperoni”)pizza = new Pepp
9、eroniPizza(); else if (type.equals(“veggie”)pizza = new VeggiePizza();pizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();return pizza; ,把这部分封装在一个只管如何创建pizza的对象中,if (type.equals(“cheese”)pizza = new CheesePizza(); else if (type.equals(“greek”)pizza = new GreekPizza(); else if (type.equals(“pepperon
10、i”)pizza = new PepperoniPizza(); else if (type.equals(“veggie”)pizza = new VeggiePizza();,将创建pizza对象的 代码从orderPizza方法 中分离出去,专管制作 pizza的对象,我们将专管制作pizza的对象叫做Pizza工厂,Pizza orderPizza(String type) Pizza pizza;pizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();return pizza; ,PizzaFactory,要求制作pizza,pizz
11、a,这样，orderPizza方法就成为PizaFactory的客户。,Pizza工厂-SimplePizzaFactory,public class SimplePizzaFactory public Pizza createPizza(String type) Pizza pizza=null;if (type.equals(“cheese”)pizza = new CheesePizza(); else if (type.equals(“pepperoni”)pizza = new PepperoniPizza(); else if (type.equals(“veggie”)pizza
12、 = new VeggiePizza();return pizza; ,Pizza工厂中定义了 “生产”pizza的方法。所有客户都可以用它来实例化新的pizza对象,这部分代码就是从orderPizza()方法中抽出来的。和原来的方法一样，也是通过参数确定pizza的种类。,思考一下！,这看来好像我们只是把问题从一个对象推给了另一个对象！这样做有什么好处呢？可以解除客户代码（PizzaStore）与具体Pizza的耦合。 SimplePizzaFactory可以有许多个客户，这样，当实现改变时我们只需要修改SimplePizzaFactory，而不需修改众多的客户。 提高了聚合度，Pizza
13、Store的职责是使用pizza对象， SimplePizzaFactory的职责是决定创建什么样的pizza对象。,重写PizzaStore类,public class PizzaStore SimplePizzaFactory factory;public PizzaStore(SimplePizzaFactory factory) this.factory = factory;public Pizza orderPizza(String type) Pizza pizza;pizza=factory.createPizza(type);pizza.prepare();pizza.bake
14、();pizza.cut();pizza.box();return pizza;/other methods here ,简单工厂模式,Pizza可以是一个抽象类，也可以是一个接口。,框架,框架的 对外接口,简单工厂模式,有人认为这还不是一个真正的模式，只是一种程序设计的习惯。,授权pizza店,我们的pizza店非常成功，许多人都想开设我们的授权加盟店。 但是，不同地区的加盟pizza店可能希望供应不同口味的pizza。怎么解决这个问题呢？,解决方法之一：建立不同的工厂,建立不同的工厂：如NYPizzaFactory、 ChicagoPizzaFactory、 CaliforniaPizza
15、Factory,在PizzaStore中包含相应工厂的实例。其代码类似于： /该pizza店提供纽约风味的pizza NYPizzaFactory nyFactory=new NYPizzaFactory();/建立一个生产纽约风味pizza的工厂 PizzaStore nyStore=new PizzaStore(nyFactory);/建立一个pizza店，引用纽约风味pizza的工厂 nyStore.orderPizza(“Veggie”);/生产的是纽约风味的pizza/该pizza店提供芝加哥风味的pizza ChicagoPizzaFactory chicagoFactory=ne
16、w ChicagoPizzaFactory(); PizzaStore chicagoStore=new PizzaStore(chicagoFactory); chicagoStore.orderPizza(“Veggie”);,抽象工厂模式,这么多工厂，可以再增加抽象层 让我们一起来设计,另一种解决方法-工厂方法模式,思路：改写的PizzaStore，将createPizza()方法放回到PizzaStore，但是声明为抽象方法，然后，为每一种地方风味创建一个PizzaStore的子类。,改造后的PizzaStore的代码,public abstract class PizzaStore
17、public Pizza orderPizza(String type) Pizza pizza = createPizza(type);pizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();return pizza;abstract Pizza createPizza(String type); ,在PizzaStore内调用自身的一个方法来制造pizza，而不是使用一个factory对象,factory对象成了这里的一个抽象方法,下面我们需要PizzaStore的各种子类（对应不同的地区风味）,让子类做决定,ChicagoPizzaSto
18、re,createPizza(),Pizza createPizza(String item) if (item.equals(“奶酪“) return new NYStyleCheesePizza(); else if (item.equals(“蔬菜“) return new NYStyleVeggiePizza(); else if (item.equals(“卡姆“) return new NYStyleClamPizza(); else if (item.equals(“辣香肠“) return new NYStylePepperoniPizza(); else return nul
19、l;,讨论：为什么说是由子类做决定的？,ChicagoPizzaStore,createPizza(),public abstract class PizzaStore public Pizza orderPizza(String type) Pizza pizza = createPizza(type);pizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();return pizza;abstract Pizza createPizza(String type); ,现在让我们来编写子类NYPizzaStore,ChicagoPizzaSto
20、re,createPizza(),public class NYPizzaStore extends PizzaStore Pizza createPizza(String item) if (item.equals(“奶酪“) return new NYStyleCheesePizza(); else if (item.equals(“蔬菜“) return new NYStyleVeggiePizza(); else if (item.equals(“卡姆“) return new NYStyleClamPizza(); else if (item.equals(“辣香肠“) return
21、 new NYStylePepperoniPizza(); else return null; ,怎么编写子类ChicagoPizzaStore?,试试看,声明工厂方法,public abstract class PizzaStore public Pizza orderPizza(String type) Pizza pizza = createPizza(type);pizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();return pizza;abstract Pizza createPizza(String type); ,实例化pi
22、zza的责任现在由一个方法承担。该方法相当于一个工厂。我们称之为工厂方法。,PizzaStore的子类用createPizza()方法处理对象的实例化。,声明工厂方法,abstract Pizza createPizza(String type); abstract Product factoryMethod(String type); 工厂方法是抽象的，在一个超类中定义。必须由子类来实现。 工厂方法返回一个产品，该产品通常在其所在类的方法中定义。（如orderPizza()） 工厂方法通常提供参数，用以选择一个产品的不同品种。 工厂方法将客户（超类中的方法，如PizzaStore中的orde
23、rPizza()）与具体的产品相隔离。,工厂方法怎么工作？,假定张三喜欢纽约风味的pizza，李四喜欢芝加哥风味的pizza。 需要相应Pizza店的实例 调用orderPizza()订购想要的pizza品种 createPizza()被调用，并返回pizza到orderPizza()方法。 尽管不知道是什么pizza，但orderPizza()仍知道对它进行后续处理。,以张三订购pizza为例,PizzaStore nyPizzaStore=new NYPizzaStore(); nyPizzaStore.orderPizza(“cheese”) 在orderPizza()方法中 Pizza
24、 pizza=createPizza (“cheese”) ； 在orderPizza()方法中pizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();,忘记了产品:pizza,先来个抽象的,import java.util.ArrayList; public abstract class Pizza String name;String dough; /生面团String sauce;ArrayList toppings = new ArrayList();void prepare() System.out.println(“Preparin
25、g “ + name);System.out.println(“Tossing dough.“);System.out.println(“Adding sauce.“);System.out.println(“Adding toppings: “);for (int i = 0; i toppings.size(); i+) System.out.println(“ “ + toppings.get(i);void bake() System.out.println(“Bake for 25 minutes at 350“);void cut() System.out.println(“Cut
26、ting the pizza into diagonal slices“);void box() System.out.println(“Place pizza in official PizzaStore box“); public String getName() return name; ,再来个具体的,public class NYStyleCheesePizza extends Pizza public NYStyleCheesePizza() name = “NY Style Sauce and Cheese Pizza“;dough = “Thin Crust Dough“;sa
27、uce = “Marinara Sauce“;toppings.add(“Grated Reggiano Cheese“); ,Marinara (mariners) sauce is an Italian red sauce usually made with tomatoes, garlic, herbs (such as basil), and onion,再来个另一风味的,public class ChicagoStyleCheesePizza extends Pizza public ChicagoStyleCheesePizza() name = “Chicago Style De
28、ep Dish Cheese Pizza“;dough = “Extra Thick Crust Dough“;sauce = “Plum Tomato Sauce“;toppings.add(“Shredded Mozzarella Cheese“);void cut() System.out.println(“Cutting the pizza into square slices“); ,测试主类,public class PizzaTestDrive public static void main(String args) PizzaStore nyStore = new NYPizz
29、aStore();PizzaStore chicagoStore = new ChicagoPizzaStore();Pizza pizza = nyStore.orderPizza(“cheese“);System.out.println(“张三 ordered a “ + pizza.getName() + “n“);pizza = chicagoStore.orderPizza(“cheese“);System.out.println(“李四 ordered a “ + pizza.getName() + “n“); ,工厂方法模式中的类 创建者类 The Creator classes
30、,ChicagoPizzaStore,createPizza(),Abstract creator,Concrete creators,工厂方法模式中的类 产品类 The Product classes,Abstract product,Concrete products,工厂方法模式的正式定义,在类中定义一个用于创建对象的接口方法，让其子类决定实例化哪一个类。通过这种做法，使得工厂方法的客户（工厂方法的使用者）不必了解具体应该实例化哪一个类。 如： pizza = pizzaStore.orderPizza(“cheese“); 生产出来的匹萨是纽约风味的还是芝加哥风味的取决于pizzaSt
31、ore引用的是哪个PizzaStore的子类,工厂方法模式的结构,总结：Factory Method模式,意图 定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类。使得对象的创建与对象的使用分离开来。 别名 虚拟构造器,工厂方法模式的优点与适用场景,优点 让用户代码与特定类Product的子类ConcretProduct的代码解耦。 用户不必知道它所使用的对象是怎么创建的，只需要知道这些对象的用法即可。 适用场景 希望让用户使用某些类，但不希望与这些类形成耦合（用new）。 用户需要一个类的子类的实例，但不知道该类有哪些子类可用。,工厂方法模式的好处
32、,用户程序只需要和这些类打交道,总结：Factory Method参与者,Product（document） 定义工厂方法所创建对象的接口。 ConcreteProduct（mydocument） 实现product接口。 Creator（application） 声明工厂方法 可以调用工厂方法以创建一个product对象 ConcreteCreator （MyApplication） 重新定义工厂方法，以返回一个ConcreteProduct实例,工厂方法的经典范例：java迭代器,Collection接口中定义了iterator()方法，所有的集合类都实现了这个方法。 iterator()
33、方法就是一个工厂方法。其使用者不必了解需要实例化哪个类。 import java.util.*; public class ShowIterator public static void main(String args) List list=Arrays.asList( new String “fountaun”,”rocket”, “tree”);Iterator iter=list.iterator();while (iter.hasNext()System.out.println(iter.next(); ,抽象工厂解决的问题,抽象工厂模式是避免必须修改所有new调用问题的一个有效策略
34、。抽象工厂的所有具体化有一个共同的主题，使用工厂来创建实现了已知接口，但类型尚不明确的对象。 抽象工厂一般与单例模式联系在一起。由单例模式获得抽象工厂，由抽象工厂制造实际类型未知的产品对象。 经典例句 Image im=Toolkit.getDefaultToolkit().createImage(i); 每次调用getDefaultToolkit()方法得到的是同一个Toolkit实例。 createImage()是Toolkit的一个方法。,习题（上机完成）,某连锁超市为留住顾客，决定发行会员卡。会员卡分为金卡、银卡、普通卡等多种类型，卡的类型可能还会增加。不论是什么卡，其编号都是统一编制的，即使用同一个编号序列。某软件公司承接了该项目，设计人员觉得应该将系统设计的具有一定的通用性，不仅可以较方便的应对该连锁店的需求变化（增减卡的类型），而且可以较容易的修改扩展，为其他公司提供发卡（卡的风格可能不同）服务。假定你是该软件公司的设计师，请你运用学过的设计模式设计该系统的架构。编写实验报告，要求画出相应的类图，提供示意性java源程序。实验报告发至.,
