设计模式的起源
模式的研究起源于建筑设计大师Christopher Alexander的关于城市规划和建筑设计的著作。尽管他的著作是针对城市规划和建筑设计的,但是作者的观点实际上适用于所有工程设计领域,包括软件开发设计领域。
Alexander 在他的著作中指出,「每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题,以及该问题的解决方案的核心。这样,你就能一次又一次地使用该方案而不必做重复劳动」。尽管Alexander所指的是城市和建筑模式,但他的思想也同样适用于面向对象设计模式,只是在面向对象的解决方案里,我们用对象和接口代替了墙壁和门窗。两类模式的核心都在于提供了相关问题的解决方案。
创建模式-为什么使用简单工厂模式
设计模式一般主要分为创建模式、结构模式、行为模式。本文主要讲解「创建模式」中的「简单工厂模式」。
创建模式(Creational Pattern)是对类的实例化过程的抽象化。一些系统在创建对象时,需要动态地决定怎样创建对象,创建哪些对象,以及如何组合和表示这些对象。创建模式描述了怎样构造和封装这些动态的决定。
创建模式分为类的创建模式和对象的创建模式两种。
1.类的创建模式:类的创建模式使用继承关系,把类的创建延迟到子类,从而封装了客户端将得到哪些具体类的信息,并且隐藏了这些类的实例是如何创建和放在一起。
2.对象的创建模式: 对象的创建模式则把对象的创建过程动态地委派给另一个对象,从而动态地决定客户端将得到哪些具体类的实例,以及这些类的实例是如何被创建和组合在一起的。
创建模式包括:简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、多例模式、建造模式、原始模型模式等等。
工厂模式的几种形态
工厂模式专门负责将大量有共同接口的类实例化。工厂模式可以动态决定将哪一个类实例化,不必事先知道每次要实例化哪一个类。工厂模式有以下几种形态:
1.简单工厂模式(Simple Factory Pattern)
2.工厂方法模式(Factory Method Pattern)
3.抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)
简单工厂模式,或称静态工厂方法(Static Factory Method)模式。该模式的核心是工厂类,这个类含有必要的判断逻辑,可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例。而客户端则可以免除直接创建产品对象的责任,而仅仅负责「消费」产品。简单工厂模式通过这种做法实现了对责任的分割。
栗子:
比如说有一家农场,向市场销售各种类型的水果。在农场中有种植以下水果:
1.苹果 Apple
2.葡萄 Grape
3.草莓 Strawberry
水果与其他的植物有很大的不同,水果最终是可以采摘食用的。那么一个自然的作法就是建立一个各种水果都适用的接口,以便与农场里的其他植物区分开。
水果接口规定出所有的水果必须实现的接口,包括任何水果类必须具备的方法:
1.种植plant()
2.生长grow()
3.收获harvest()
水果接口源码:
public interface Fruit {
//种植
void plant();
//生长
void grow();
//收获
void harvest();
}
Apple类是水果类的一种,因此它实现了水果接口所声明的所有方法。另外,由于苹果是多年生植物,因此多出一个treeAge性质,描述苹果树的树龄。
苹果类的源码:
public class Apple implements Fruit {
private int treeAge;
public void plant() {
System.out.println(“Apple has been planted.”);
}
public void grow() {
System.out.println(“Apple is growing.”);
}
public void harvest() {
System.out.println(“Apple has been harvested.”);
}
public int getTreeAge() {
return treeAge;
}
public void setTreeAge(int treeAge) {
this.treeAge = treeAge;
}
}
同样,Grape类是水果类的一种,也实现了Fruit接口所声明的所有方法。但由于葡萄分为有籽和无籽两种,因此,比普通水果多出一个seedless性质。
葡萄类的源码:
public class Grape implements Fruit {
private boolean seedless;
public void plant() {
System.out.println(“Grape has been planted.”);
}
public void grow() {
System.out.println(“Grape is growing.”);
}
public void harvest() {
System.out.println(“Grape has been harvested.”);
}
public boolean getSeedless() {
return seedless;
}
public void setSeedless(boolean seedless) {
this.seedless = seedless;
}
}
Strawberry 类实现了Fruit接口,因此也是水果类型的子类型。
草莓类源码:
public class Strawberry implements Fruit {
public void plant() {
System.out.println(“Grape has been planted.”);
}
public void grow() {
System.out.println(“Grape is growing.”);
}
public void harvest() {
System.out.println(“Grape has been harvested.”);
}
}
接下来,我们需要定义一个工厂类,在我们的栗子中是FruitFactory类。该类中有一个静态的getFruit方法,取决于条件的给予,返回不同的Fruit实例。
class FruitFactory {
public static Fruit getFruit(String criteria) {
if (criteria.equals(“Apple”)) {
return new Apple();
} else if (criteria.equals(“Grape")) {
return new Grape();
} else if (criteria.equals(“Strawberry”)) {
return new Strawberry();
}
return null;
}
}
最后作为消费者,仅需调用FruitFactory的静态方法getFruit(),即可以得到可口的水果了。具体代码如下:
public class FruitConsumer {
public static void main(String[] args) {
Fruit fruit = null;
fruit = FruitFactory.getFruit("Apple");
fruit.harvest();
fruit = FruitFactory.getFruit("Grape");
fruit.harvest();
fruit = FruitFactory.getFruit("Strawberry");
fruit.harvest();
}
}
输出结果:
Apple has been harvested.
Grape has been harvested.
Strawberry has been harvested.
参考:
「1」Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software
「2」Java 与模式
「3」A Java Factory Pattern example