Factory Pattern

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在策略模式曾提到过，我们需要面向接口编程，而不是具体类。但是无法避免的是，我们需要使用new方法来创建对象，这时我们不得不使用具体类。例如:

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if(picnic) {
	duck = new MalldarDuck();
} else if(hunting) {
	duck = new DecoyDuck();
} else {
	duck = new RubberDuck();
}

这样一旦有变化或扩展，我们需要修改所有这些引用了具体类new对象的代码，造成系统难以维护和修改。代码无法对修改关闭。

同样的，我们应该分离变化的部分。在这里new对象部分是可能发生变化的部分，例如新增具体累，删除具体类，或者构造函数变化等。

Design_pattern_factory_1

简单工厂模式

最直接的方法就是将创建对象移到一个专职创建披萨的对象中，称这个对象为工厂。工厂(factory)处理创建对象的细节，这个如果客户需要使用产品，只需要通过工厂来获得产品直接使用，不需要自己使用具体类来进行创建。创建代码集中到一个工厂类中，也方便集中同一管理。

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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("clam")) {
			pizza = new ClamPizza();
		} else if (type.equals("veggie")) {
			pizza = new VeggiePizza();
		}
		return pizza;
	}
}
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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();
		pizza.cut();
		pizza.box();

		return pizza;
	}

}

定义简单工厂

上面用到的是简单工厂，其实并不是一个设计模式。因为其只是将问题搬到了另一个对象，当需要新增实现类时，仍然需要修改这个工厂类。但是由于其简单性，在变化有限的情况下仍是很好的选择。

Design_pattern_factory_2

工厂方法模式

在上面的简单工厂模式中，但需要新增产品类时，我们任然需要修改简单工厂类，对修改没有关闭。这里介绍的工厂方法模式可以帮助我们满足开闭原则。

对于工厂方法模式，所有工厂模式都用来封装对象的创建。工厂方法模式(Factory Method Pattern)让子类决定该创建的对象是什么，来达到将对象创建的过程封装的目的。

Design_pattern_factory_3

另一种理解方式是，平行的类层级。

Design_pattern_factory_5

定义工厂方法模式

工厂方法模式定义了一个创建对象的接口，但由其子类决定具体实例化的是哪一个产品。工厂方法让类把实例化推迟到子类。我们选择那个子类工厂，也就是选择了需要获得产品类。

这样当我们需要新增产品时，只需要实现这个产品类(也可是多个产品类，但是同属于一个基类，比如都是pizza)，然后实现生产这个产品的工厂类，继承自工厂方法模式。就可以通过这个工厂获得这个新产品，无需修改抽象工厂类和任何其他类的代码。

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定义工厂方法：

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public abstract class PizzaStore {
 
	abstract Pizza createPizza(String item);
 
	public Pizza orderPizza(String type) {
		Pizza pizza = createPizza(type);
		System.out.println("--- Making a " + pizza.getName() + " ---");
		pizza.prepare();
		pizza.bake();
		pizza.cut();
		pizza.box();
		return pizza;
	}
}
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public abstract class Pizza {
	String name;
	String dough;
	String sauce;
	ArrayList toppings = new ArrayList();
 
	void prepare() {
		System.out.println("Preparing " + 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("Cutting the pizza into diagonal slices");
	}
  
	void box() {
		System.out.println("Place pizza in official PizzaStore box");
	}
 
	public String getName() {
		return name;
	}

	public String toString() {
		StringBuffer display = new StringBuffer();
		display.append("---- " + name + " ----\n");
		display.append(dough + "\n");
		display.append(sauce + "\n");
		for (int i = 0; i < toppings.size(); i++) {
			display.append((String )toppings.get(i) + "\n");
		}
		return display.toString();
	}
}
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public class NYPizzaStore extends PizzaStore {

	Pizza createPizza(String item) {
		if (item.equals("cheese")) {
			return new NYStyleCheesePizza();
		} else if (item.equals("veggie")) {
			return new NYStyleVeggiePizza();
		} else if (item.equals("clam")) {
			return new NYStyleClamPizza();
		} else if (item.equals("pepperoni")) {
			return new NYStylePepperoniPizza();
		} else return null;
	}
}

public class ChicagoPizzaStore extends PizzaStore {

	Pizza createPizza(String item) {
        	if (item.equals("cheese")) {
            		return new ChicagoStyleCheesePizza();
        	} else if (item.equals("veggie")) {
        	    	return new ChicagoStyleVeggiePizza();
        	} else if (item.equals("clam")) {
        	    	return new ChicagoStyleClamPizza();
        	} else if (item.equals("pepperoni")) {
            		return new ChicagoStylePepperoniPizza();
        	} else return null;
	}
}
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public class ChicagoStylePepperoniPizza extends Pizza {
	public ChicagoStylePepperoniPizza() {
		name = "Chicago Style Pepperoni Pizza";
		dough = "Extra Thick Crust Dough";
		sauce = "Plum Tomato Sauce";
 
		toppings.add("Shredded Mozzarella Cheese");
		toppings.add("Black Olives");
		toppings.add("Spinach");
		toppings.add("Eggplant");
		toppings.add("Sliced Pepperoni");
	}
 
	void cut() {
		System.out.println("Cutting the pizza into square slices");
	}
}

public class ChicagoStyleCheesePizza extends Pizza {

	public ChicagoStyleCheesePizza() { 
		name = "Chicago Style Deep 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");
	}
}

public class ChicagoStyleClamPizza extends Pizza {
	public ChicagoStyleClamPizza() {
		name = "Chicago Style Clam Pizza";
		dough = "Extra Thick Crust Dough";
		sauce = "Plum Tomato Sauce";
 
		toppings.add("Shredded Mozzarella Cheese");
		toppings.add("Frozen Clams from Chesapeake Bay");
	}
 
	void cut() {
		System.out.println("Cutting the pizza into square slices");
	}
}
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public class NYStylePepperoniPizza extends Pizza {

	public NYStylePepperoniPizza() {
		name = "NY Style Pepperoni Pizza";
		dough = "Thin Crust Dough";
		sauce = "Marinara Sauce";
 
		toppings.add("Grated Reggiano Cheese");
		toppings.add("Sliced Pepperoni");
		toppings.add("Garlic");
		toppings.add("Onion");
		toppings.add("Mushrooms");
		toppings.add("Red Pepper");
	}
}
public class NYStyleCheesePizza extends Pizza {

	public NYStyleCheesePizza() { 
		name = "NY Style Sauce and Cheese Pizza";
		dough = "Thin Crust Dough";
		sauce = "Marinara Sauce";
 
		toppings.add("Grated Reggiano Cheese");
	}
}
public class NYStyleClamPizza extends Pizza {

	public NYStyleClamPizza() {
		name = "NY Style Clam Pizza";
		dough = "Thin Crust Dough";
		sauce = "Marinara Sauce";
 
		toppings.add("Grated Reggiano Cheese");
		toppings.add("Fresh Clams from Long Island Sound");
	}
}

另外可以对比一下，不使用工厂方法的实现，尽管代码上可能没有上面的抽象复杂，但是其在系统变化是非常难以维护。

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public class DependentPizzaStore {
 
	public Pizza createPizza(String style, String type) {
		Pizza pizza = null;
		if (style.equals("NY")) {
			if (type.equals("cheese")) {
				pizza = new NYStyleCheesePizza();
			} else if (type.equals("veggie")) {
				pizza = new NYStyleVeggiePizza();
			} else if (type.equals("clam")) {
				pizza = new NYStyleClamPizza();
			} else if (type.equals("pepperoni")) {
				pizza = new NYStylePepperoniPizza();
			}
		} else if (style.equals("Chicago")) {
			if (type.equals("cheese")) {
				pizza = new ChicagoStyleCheesePizza();
			} else if (type.equals("veggie")) {
				pizza = new ChicagoStyleVeggiePizza();
			} else if (type.equals("clam")) {
				pizza = new ChicagoStyleClamPizza();
			} else if (type.equals("pepperoni")) {
				pizza = new ChicagoStylePepperoniPizza();
			}
		} else {
			System.out.println("Error: invalid type of pizza");
			return null;
		}
		pizza.prepare();
		pizza.bake();
		pizza.cut();
		pizza.box();
		return pizza;
	}
}

审视对象依赖

当我们直接实例化一个类是，就是在依赖它的具体类。如果把上面的代码依赖画成一张图：

Design_pattern_factory_7

设计原则：
要依赖抽象，不要依赖具体类。

在应用工厂方法后，类图会变成如下。

Design_pattern_factory_8

抽象工厂模式

抽象工厂本质上就是一中工厂方法模式的加强版。在工厂方法中，一个工厂方法抽象了一种基类型产品的建立，并交给具体子类负责创建产品。也就是一个工厂方法负责一类基类型产品创建。在有的时候，会有一系列基类型产品同属于一个产品家族，并且最好由一个具体工厂来创建。抽象工厂模式就提供了这种解决方案。

抽象工厂模式¥提供了一个接口(设计模式中接口即可以指实际的接口，也可指抽象类)，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。

也就是抽象工厂申明了几个工厂方法，各个工厂方法创建的类型属于同一个产品族。

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定义抽象工厂

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public interface PizzaIngredientFactory {
 
	public Dough createDough();
	public Sauce createSauce();
	public Cheese createCheese();
	public Veggies[] createVeggies();
	public Pepperoni createPepperoni();
	public Clams createClam();
 
}
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public class NYPizzaIngredientFactory implements PizzaIngredientFactory {
 
	public Dough createDough() {
		return new ThinCrustDough();
	}
 
	public Sauce createSauce() {
		return new MarinaraSauce();
	}
 
	public Cheese createCheese() {
		return new ReggianoCheese();
	}
 
	public Veggies[] createVeggies() {
		Veggies veggies[] = { new Garlic(), new Onion(), new Mushroom(), new RedPepper() };
		return veggies;
	}
 
	public Pepperoni createPepperoni() {
		return new SlicedPepperoni();
	}

	public Clams createClam() {
		return new FreshClams();
	}
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public abstract class Pizza {
	String name;

	Dough dough;
	Sauce sauce;
	Veggies veggies[];
	Cheese cheese;
	Pepperoni pepperoni;
	Clams clam;

	abstract void prepare();

	void bake() {
		System.out.println("Bake for 25 minutes at 350");
	}

	void cut() {
		System.out.println("Cutting the pizza into diagonal slices");
	}

	void box() {
		System.out.println("Place pizza in official PizzaStore box");
	}

	void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	String getName() {
		return name;
	}

	public String toString() {
		StringBuffer result = new StringBuffer();
		result.append("---- " + name + " ----\n");
		if (dough != null) {
			result.append(dough);
			result.append("\n");
		}
		if (sauce != null) {
			result.append(sauce);
			result.append("\n");
		}
		if (cheese != null) {
			result.append(cheese);
			result.append("\n");
		}
		if (veggies != null) {
			for (int i = 0; i < veggies.length; i++) {
				result.append(veggies[i]);
				if (i < veggies.length-1) {
					result.append(", ");
				}
			}
			result.append("\n");
		}
		if (clam != null) {
			result.append(clam);
			result.append("\n");
		}
		if (pepperoni != null) {
			result.append(pepperoni);
			result.append("\n");
		}
		return result.toString();
	}
}
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public class CheesePizza extends Pizza {
	PizzaIngredientFactory ingredientFactory;
 
	public CheesePizza(PizzaIngredientFactory ingredientFactory) {
		this.ingredientFactory = ingredientFactory;
	}
 
	void prepare() {
		System.out.println("Preparing " + name);
		dough = ingredientFactory.createDough();
		sauce = ingredientFactory.createSauce();
		cheese = ingredientFactory.createCheese();
	}
}

public class ClamPizza extends Pizza {
	PizzaIngredientFactory ingredientFactory;
 
	public ClamPizza(PizzaIngredientFactory ingredientFactory) {
		this.ingredientFactory = ingredientFactory;
	}
 
	void prepare() {
		System.out.println("Preparing " + name);
		dough = ingredientFactory.createDough();
		sauce = ingredientFactory.createSauce();
		cheese = ingredientFactory.createCheese();
		clam = ingredientFactory.createClam();
	}
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public class NYPizzaStore extends PizzaStore {
 
	protected Pizza createPizza(String item) {
		Pizza pizza = null;
		PizzaIngredientFactory ingredientFactory = 
			new NYPizzaIngredientFactory();
 
		if (item.equals("cheese")) {
  
			pizza = new CheesePizza(ingredientFactory);
			pizza.setName("New York Style Cheese Pizza");
  
		} else if (item.equals("veggie")) {
 
			pizza = new VeggiePizza(ingredientFactory);
			pizza.setName("New York Style Veggie Pizza");
 
		} else if (item.equals("clam")) {
 
			pizza = new ClamPizza(ingredientFactory);
			pizza.setName("New York Style Clam Pizza");
 
		} else if (item.equals("pepperoni")) {

			pizza = new PepperoniPizza(ingredientFactory);
			pizza.setName("New York Style Pepperoni Pizza");
 
		} 
		return pizza;
	}
}

比较工厂方法和抽象工厂

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