java工厂模式-简单工厂模式

java工厂模式-简单工厂模式 Java简单工厂 简单工厂不是一个的模式，但是它实在是太常用了，简单而又神奇，所以还是需要好好掌握的，就当是对学习设计模式的热身运动吧。 为了保持一致性，我们尽量按照学习其它模式的步骤来进行学习。 1 场景问 大家都知道，在Java应用开发中，要“面向接口编程”。 那么什么是接口,接口有什么作用,接口如何使用,一起来回顾一下: 1.1 接口回顾 (1)Java中接口的概念 在Java中接口是一种特殊的抽象类，跟一般的抽象类相比，接口里面的所有方法都是抽象方法，接口里面的所有属性都是常量。也就是说，接口里面是只有方法定义而不会有任何方法实现。 (2)接口用来干什么 通常用接口来定义实现类的外观，也就是实现类的行为定义，用来约束实现类的行为。接口就相当于一份契约，根据外部应用需要的功能，约定了实现类应该要实现的功能，但是具体的实现类除了实现接口约定的功能外，还可以根据需要实现一些其它的功能，这是允许的，也就是说实现类的功能包含但不仅限于接口约束的功能。 通过使用接口，可以实现不相关类的相同行为，而不需考虑这些类之间的层次关系，接口就是实现类对外的外观。 (3)接口的思想 根据接口的作用和用途，浓缩下来，接口的思想就是“封装隔离”。 通常提到封装是指对数据的封装，但是这里的封装是指“对被隔离体的行为的封装”，或者是“对被隔离体的职责的封装”;而隔离指的是外部调用和内部实现，外部调用只能通过接口进行 调用，而外部调用是不知道内部具体实现的，也就是说外部调用和内部实现是被接口隔离开的。 (4)使用接口的好处 由于外部调用和内部实现被接口隔离开了，那么只要接口不变，内部实现的变化就不会影响到外部应用，从而使得系统更灵活，具有更好的扩展性和可维护性，这也就是所谓“接口是系统可插拔性的保证”这句话的意思。 (5)接口和抽象类的选择 既然接口是一种特殊的抽象类，那么在开发中，何时选用接口，何时选用抽象类呢, 对于它们的选择，在开发中是一个很重要的问题，特别总结两句话给大家: , 优先选用接口 , 在如下情况应选择抽象类:既要定义子类的行为，又要为子类提供公共的功能 1.2 面向接口编程 面向接口编程是Java编程中的一个重要原则。 在Java 程序设计里面，非常讲究层的划分和模块的划分。通常按照三层来划分Java程序，分别是表现层、逻辑层、数据层，它们之间都要通过接口来通讯。 在每一个层里面，又有很多个小模块，一个小模块对外也应该是一个整体，那么一个模块对外也应该提供接口，其它地方需要使用到这个模块的功能，都应该通过此接口来进行调用。这也就是常说的“接口是被其隔离部分的外观”。基本的三层结构如图1所示: 图1 基本的三层结构示意图 在一个层内部的各个模块交互也要通过接口，如图2所示: 图2 一个层内部的各个模块交互示意图 各个部分的接口具体应该如何去定义，具体的内容是什么，不去深究，那是需要具体问题具体的，这里只是来学习设计的方法。 上面频频提到“组件”，那么什么是组件呢,先简单的名词解释一下: 所谓组件:从设计上讲，组件就是能完成一定功能的封装体。小到一个类，大到一个系统，都可以称为组件，因为一个小系统放到更大的系统里面去，也就当个组件而已。事实上，从设计的角度看，系统、子系统、模块、组件等说的其实是同一回事情，都是完成一定功能的封装体，只不过功能多少不同而已。 继续刚才的思路，大家会发现，不管是一层还是一个模块或者一个组件，都是一个被接口隔离的整体，那么下面我们就不去区分它们，统一认为都是接口隔离体即可，如图3所示: 图3 接口隔离体示意图 既然在Java中需要面向接口编程，那么在程序中到底如何使用接口，来做到真正的面向接口编程呢, 1.3 不用模式的解决 回忆一下，以前是如何使用接口的呢，假设有一个接口叫Api，然后有一个实现类Impl实现了它，在客户端怎么用这个接口呢, 通常都是在客户端创建一个Impl的实例，把它赋值给一个Api接口类型的变量，然后客户端就可以通过这个变量来操作接口的功能了，此时具体的结构图如图4: 图4 基本的接口和实现 还是用代码来说明，会更清楚一些。 (1)先定义接口Api，示例代码如下: /** * 某个接口(通用的、抽象的、非具体的功能) */ public interface Api { /** * 某个具体的功能方法的定义，用test1来演示一下。 * 这里的功能很简单，把传入的s打印输出即可 * @param s 任意想要打印输出的字符串 */ public void test1(String s); } (2)既然有了接口，自然就要有实现，定义实现Impl，示例代码如下: /** * 对接口的实现 */ public class Impl implements Api{ public void test1(String s) { System.out.println("Now In Impl. The input s=="+s); } } (3)那么此时的客户端怎么写呢, 按照Java的知识，接口不能直接使用，需要使用接口的实现类，示例代码如下: /** * 客户端:测试使用Api接口 */ public class Client { public static void main(String[] args) { Api api = new Impl(); api.test1("哈哈，不要紧张，只是个测试而已～"); } } 1.4 有何问题 上面写得没错吧，在Java的基础知识里面就是这么学的，难道这有什么问题吗, 请仔细看位于客户端的下面这句话: Api api = new Impl(); 然后再想想接口的功能和思想，发现什么了,仔细再想想, 你会发现在客户端调用的时候，客户端不但知道了接口，同时还知道了具体的实现就是Impl。而接口的思想是“封装隔离”，而Impl这个实现类，应该是被接口Api封装并同客户端隔离开的，也就是说，客户端根本就不应该知道具体的实现类是Impl。 有朋友说，那好，我就把Impl从客户端拿掉，让Api真正的对实现进行“封装隔离”，然 后我们还是面向接口来编程。可是，新的问题出现了，当他把“new Impl()”去掉过后，发现他无法得到Api接口对象了，怎么办呢, 把这个问题描述一下:在Java编程中，出现只知接口而不知实现，该怎么办, 就像现在的Client，它知道要使用Api接口，但是不知由谁实现，也不知道如何实现，从而得不到接口对象，就无法使用接口，该怎么办呢, 2 解决方案 1 简单工厂来解决 用来解决上述问题的一个合理的解决方案就是简单工厂，那么什么是简单工厂呢, 1:简单工厂定义 2:应用简单工厂来解决的思路 分析上面的问题，虽然不能让模块外部知道模块内的具体实现，但是模块内部是可以知道实现类的，而且创建接口是需要具体实现类的。 那么干脆在模块内部新建一个类，在这个类里面来创建接口，然后把创建好的接口返回给客户端，这样外部应用就只需要根据这个类来获取相应的接口对象，然后就可以操作接口定义的方法了。把这样的对象称为简单工厂，就叫Factory吧。 这样一来，客户端就可以通过这个Factory来获取需要的接口对象，然后调用接口的方法来实现需要的功能，而且客户端也不用再关心具体实现了。 2.2 简单工厂结构和说明 简单工厂的结构如图5所示: Api: 定义客户所需要的功能接口 Impl: 具体实现Api的实现类，可能会有多个 Factory: 工厂，选择合适的实现类来创建Api接口对象 Client: 客户端，通过Factory去获取Api接口对象，然后面向Api接口编程 2.3 简单工厂示例代码 (1)先看看Api的定义，示例代码如下: /** * 接口的定义，该接口可以通过简单工厂来创建 */ public interface Api { /** * 示意，具体的功能方法的定义 * @param s 示意，需要的参数 */ public void operation(String s); } (2)定义了接口，该来实现它了，ImplA的示例代码如下: /** * 接口的具体实现对象A */ public class ImplA implements Api{ public void operation(String s) { //实现功能的代码，示意一下 System.out.println("ImplA s=="+s); } } ImplB的示意实现和ImplA基本一样，示例代码如下: /** * 接口的具体实现对象B */ public class ImplB implements Api{ public void operation(String s) { //实现功能的代码，示意一下 System.out.println("ImplB s=="+s); } } (3)该来看看简单工厂的实现，示例代码如下: 01 /** 02 * 工厂类，用来创造Api对象 03 */ 04 public class Factory { 05 /** 06 * 具体的创造Api对象的方法 07 * @param condition 示意，从外部传入的选择条件 08 * @return 创造好的Api对象 09 */ 10 public static Api createApi(int condition){ 11 //应该根据某些条件去选择究竟创建哪一个具体的实现对象， 12 //这些条件可以从外部传入，也可以从其它途径获取。 13 //如果只有一个实现，可以省略条件，因为没有选择的必要。 14 15 //示意使用条件 16 Api api = null; 17 if(condition == 1){ 18 api = new ImplA(); 19 }else if(condition == 2){ 20 api = new ImplB(); 21 } 22 return api; 23 } 24 } (4)再来看看客户端的示意，示例代码如下: /** * 客户端，使用Api接口 */ public class Client { public static void main(String[] args) { //通过简单工厂来获取接口对象 Api api = Factory.createApi(1); api.operation("正在使用简单工厂"); } } 2.4 使用简单工厂重写示例 要使用简单工厂来重写前面的示例，主要就是要创建一个简单工厂对象，让简单工厂来负 责创建接口对象。然后让客户端通过工厂来获取接口对象，而不再由客户端自己去创建接口的对 象了。 此时系统的结构如图6所示。 图6 使用简单工厂重写示例的结构示意图 (1)接口Api和实现类Impl都和前面的示例一样，就不去赘述了。 (2)新创建一个简单工厂的对象，示例代码如下: /** * 工厂类，用来创造Api对象 */ public class Factory { /** * 具体的创造Api对象的方法 * @return 创造好的Api对象 */ public static Api createApi(){ //由于只有一个实现，就不用条件判断了 return new Impl(); } } (3)使用简单工厂 客户端如何使用简单工厂提供的功能呢,这个时候，客户端就不用再自己去创建接口的对象了，应该使用工厂来获取，经过改造，客户端代码如下: 01 /** 02 * 客户端:测试使用Api接口 03 */ 04 public class Client { 05 public static void main(String[] args) { 06 //重要改变，没有new Impl()了，取而代之Factory.createApi() 07 Api api = Factory.createApi(); 08 api.test1("哈哈，不要紧张，只是个测试而已～"); 09 } 10 } 就如同上面的示例，客户端通过简单工厂创建了一个实现接口的对象，然后面向接口编程，从客户端来看，它根本就不知道具体的实现是什么，也不知道是如何实现的，它只知道通过工厂获得了一个接口对象，然后就能通过这个接口来获取想要的功能。 事实上，简单工厂能帮助我们真正开始面向接口编程，像以前的做法，其实只是用到了接口的多态那部分的功能，最重要的“封装隔离性”并没有体现出来。