二十三種設計模式

2 工廠方法模式

工廠模式（Factory Pattern）是 Java 中最常用的設計模式之一。這種類型的設計模式屬于創建型模式，它提供了一種創建對象的最佳方式。

在工廠模式中，我們在創建對象時不會對客戶端暴露創建邏輯，并且是通過使用一個共同的接口來指向新創建的對象。

《設計模式》一書中，工廠模式被分為了三種：簡單工廠、工廠方法和抽象工廠。（不過，在書中作者將簡單工廠模式看作是工廠方法模式的一種特例。）

接下來我會介紹三種工廠模式的原理及使用

簡單工廠模式（不屬于GOF的23種經典設計模式）
工廠方法模式
抽象工廠模式

2.1 需求: 模擬發放獎品業務

需求: 為了讓我們的案例更加貼近實際開發, 這里我們來模擬一下互聯網電商中促銷拉新下的業務場景, 新用戶注冊立即參與抽獎活動 ,獎品的種類有: 打折券, 免費優酷會員,小禮品.

2.2 原始開發方式

不考慮設計原則,不使用設計模式的方式進行開發

在不考慮任何代碼的可擴展性的前提下,只為了盡快滿足需求.我們可以這樣去設計這個業務的代碼結構:

1) 實體類

名稱	描述
AwardInfo	獲獎信息對應實體類
DiscountInfo	打折券信息對應實體類
YouKuMember	優酷會員對應實體類
SmallGiftInfo	小禮品信息對應實體類
DiscountResult	打折券操作響應結果封裝類

public class AwardInfo {private String uid; //用戶唯一IDprivate Integer awardType; //獎品類型: 1 打折券 ,2 優酷會員,3 小禮品private String awardNumber; //獎品編號Map<String, String> extMap; //額外信息}public class DiscountInfo {//屬性信息省略......
}public class YouKuMember {//屬性信息省略......
}public class SmallGiftInfo {private String userName;              // 用戶姓名private String userPhone;             // 用戶手機private String orderId;               // 訂單IDprivate String relAddress;            // 收貨地址}public class DiscountResult {private String status; // 狀態碼private String message; // 信息
}

2) 服務層

名稱	功能	描述
DiscountService	DiscountResult sendDiscount(String uid,String number)	模擬打折券服務
YouKuMemberService	void openMember(String bindMobile , String number)	模擬贈送優酷會員服務
SmallGiftService	Boolean giveSmallGift(SmallGiftInfo smallGiftInfo)	模擬禮品服務

public class DiscountService {public DiscountResult sendDiscount(String uid, String number){System.out.println("向用戶發放打折券一張: " + uid + " , " + number);return new DiscountResult("200","發放打折券成功");}
}public class YouKuMemberService {public void openMember(String bindMobile , String number){System.out.println("發放優酷會員: " + bindMobile + " , " + number);}
}public class SmallGiftService {public Boolean giveSmallGift(SmallGiftInfo smallGiftInfo){System.out.println("小禮品已發貨,獲獎用戶注意查收! " + JSON.toJSON(smallGiftInfo));return true;}
}

3) 控制層

名稱	功能	描述
DeliverController	ResponseResult awardToUser(AwardInfo awardInfo)	按照類型的不同發放商品獎品類型: 1 打折券 ,2 優酷會員,3 小禮品

public class DeliverController {/*** 按照類型的不同發放商品*     獎品類型: 1 打折券 ,2 優酷會員,3 小禮品*/public void awardToUser(AwardInfo awardInfo){if(awardInfo.getAwardType() == 1){ //打折券DiscountService discountService = new DiscountService();DiscountResult result = discountService.sendDiscount(awardInfo.getUid(), awardInfo.getAwardNumber());System.out.println("打折券發放成功!"+ JSON.toJSON(result));}else if(awardInfo.getAwardType() == 2){ //優酷會員//獲取用戶手機號String bindMobile = awardInfo.getExtMap().get("phone");//調用serviceYouKuMemberService youKuMemberService = new YouKuMemberService();youKuMemberService.openMember(bindMobile,awardInfo.getAwardNumber());System.out.println("優酷會員發放成功!");}else if(awardInfo.getAwardType() == 3){ /*小禮品封裝收貨用戶信息*/SmallGiftInfo smallGiftInfo = new SmallGiftInfo();smallGiftInfo.setUserName(awardInfo.getExtMap().get("username"));smallGiftInfo.setOrderId(UUID.randomUUID().toString());smallGiftInfo.setRelAddress(awardInfo.getExtMap().get("adderss"));SmallGiftService smallGiftService = new SmallGiftService();Boolean isSuccess = smallGiftService.giveSmallGift(smallGiftInfo);System.out.println("小禮品發放成功!" + isSuccess);}}}

4) 測試

通過單元測試,來對上面的接口進行測試,驗證代碼質量.

public class TestApi01 {//測試發放獎品接口@Testpublic void test01(){DeliverController deliverController = new DeliverController();//1. 發放打折券優惠AwardInfo info1 = new AwardInfo();info1.setUid("1001");info1.setAwardType(1);info1.setAwardNumber("DEL12345");deliverController.awardToUser(info1);//2. 發放優酷會員AwardInfo info2 = new AwardInfo();info2.setUid("1002");info2.setAwardType(2);info2.setAwardNumber("DW12345");Map<String,String> map = new HashMap<>();map.put("phone","13512341234");info2.setExtMap(map);deliverController.awardToUser(info2);//2. 發放小禮品AwardInfo info3 = new AwardInfo();info3.setUid("1003");info3.setAwardType(3);info3.setAwardNumber("SM12345");Map<String,String> map2 = new HashMap<>();map2.put("username","大遠");map2.put("phone","13512341234");map2.put("address","北京天安門");info3.setExtMap(map2);deliverController.awardToUser(info3);}
}

對于上面的實現方式,如果我們有想要添加的新的獎品時,勢必要改動DeliverController的代碼,違反開閉原則.而且如果有的抽獎接口出現問題,那么對其進行重構的成本會非常高.

除此之外代碼中有一組if分支判斷邏輯,現在看起來還可以,但是如果經歷幾次迭代和拓展,后續ifelse肯定還會增加.到時候接手這段代碼的研發將會十分痛苦.

2.3 簡單工廠模式

2.3.1 簡單工廠模式介紹

簡單工廠不是一種設計模式，反而比較像是一種編程習慣。簡單工廠模式又叫做靜態工廠方法模式（static Factory Method pattern）,它是通過使用靜態方法接收不同的參數來返回不同的實例對象.

實現方式:

? 定義一個工廠類，根據傳入的參數不同返回不同的實例，被創建的實例具有共同的父類或接口。

適用場景：
　　（1）需要創建的對象較少。
　　（2）客戶端不關心對象的創建過程。

2.3.2 簡單工廠原理

簡單工廠包含如下角色：

抽象產品：定義了產品的規范，描述了產品的主要特性和功能。
具體產品：實現或者繼承抽象產品的子類
具體工廠：提供了創建產品的方法，調用者通過該方法來獲取產品。

2.3.3 簡單工廠模式重構代碼

1) service

/*** 免費商品發放接口* @author spikeCong* @date 2022/9/8**/
public interface IFreeGoods {ResponseResult sendFreeGoods(AwardInfo awardInfo);}

/*** 模擬打折券服務* @author spikeCong* @date 2022/9/8**/
public class DiscountFreeGoods implements IFreeGoods {@Overridepublic ResponseResult sendFreeGoods(AwardInfo awardInfo) {System.out.println("向用戶發放一張打折券: " + awardInfo.getUid() + " , " + awardInfo.getAwardNumber());return new ResponseResult("200","打折券發放成功!");}
}/*** 小禮品發放服務* @author spikeCong* @date 2022/9/8**/
public class SmallGiftFreeGoods implements IFreeGoods {@Overridepublic ResponseResult sendFreeGoods(AwardInfo awardInfo) {SmallGiftInfo smallGiftInfo = new SmallGiftInfo();smallGiftInfo.setUserPhone(awardInfo.getExtMap().get("phone"));smallGiftInfo.setUserName(awardInfo.getExtMap().get("username"));smallGiftInfo.setAddress(awardInfo.getExtMap().get("address"));smallGiftInfo.setOrderId(UUID.randomUUID().toString());System.out.println("小禮品發放成,請注意查收: " + JSON.toJSON(smallGiftInfo));return new ResponseResult("200","小禮品發送成功",smallGiftInfo);}
}/*** 優酷 會員服務* @author spikeCong* @date 2022/9/8**/
public class YouKuMemberFreeGoods implements IFreeGoods {@Overridepublic ResponseResult sendFreeGoods(AwardInfo awardInfo) {String phone = awardInfo.getExtMap().get("phone");System.out.println("發放優酷會員成功,綁定手機號: " + phone);return new ResponseResult("200","優酷會員發放成功!");}
}

2) factory

/*** 具體工廠: 生成免費商品* @author spikeCong* @date 2022/9/9**/
public class FreeGoodsFactory {public static IFreeGoods getInstance(Integer awardType){IFreeGoods iFreeGoods = null;if(awardType == 1){  //打折券iFreeGoods = new DiscountFreeGoods();}else if(awardType == 2){ //優酷會員iFreeGoods = new YouKuMemberFreeGoods();}else if(awardType == 3){ //小禮品iFreeGoods = new SmallGiftFreeGoods();}return iFreeGoods;}
}

3）controller

public class DeliverController {//發放獎品public ResponseResult awardToUser(AwardInfo awardInfo){try {IFreeGoods freeGoods = FreeGoodsFactory.getInstance(awardInfo.getAwardTypes());ResponseResult responseResult = freeGoods.sendFreeGoods(awardInfo);return responseResult;} catch (Exception e) {e.printStackTrace();return new ResponseResult("201","獎品發放失敗!");}}
}

4) 測試

通過單元測試,來對上面的接口進行測試,驗證代碼質量.

public class TestApi02 {DeliverController deliverController = new DeliverController();@Testpublic void test01(){//1. 發放打折券優惠AwardInfo info1 = new AwardInfo();info1.setUid("1001");info1.setAwardTypes(1);info1.setAwardNumber("DEL12345");ResponseResult result = deliverController.awardToUser(info1);System.out.println(result);}@Testpublic void test02(){//2. 發放優酷會員AwardInfo info2 = new AwardInfo();info2.setUid("1002");info2.setAwardTypes(2);info2.setAwardNumber("DW12345");Map<String,String> map = new HashMap<>();map.put("phone","13512341234");info2.setExtMap(map);ResponseResult result1 = deliverController.awardToUser(info2);System.out.println(result1);}@Testpublic void test03(){//3. 發放小禮品AwardInfo info3 = new AwardInfo();info3.setUid("1003");info3.setAwardTypes(3);info3.setAwardNumber("SM12345");Map<String,String> map2 = new HashMap<>();map2.put("username","大遠");map2.put("phone","13512341234");map2.put("address","北京天安門");info3.setExtMap(map2);ResponseResult result2 = deliverController.awardToUser(info3);System.out.println(result2);}
}

2.3.4 簡單工廠模式總結

優點：

封裝了創建對象的過程，可以通過參數直接獲取對象。把對象的創建和業務邏輯層分開，這樣以后就避免了修改客戶代碼，如果要實現新產品直接修改工廠類，而不需要在原代碼中修改，這樣就降低了客戶代碼修改的可能性，更加容易擴展。

缺點：

增加新產品時還是需要修改工廠類的代碼，違背了“開閉原則”。

2.4 工廠方法模式

2.4.1 工廠方法模式介紹

工廠方法模式 Factory Method pattern,屬于創建型模式.

概念: 定義一個用于創建對象的接口，讓子類決定實例化哪個產品類對象。工廠方法使一個產品類的實例化延遲到其工廠的子類。

2.4.2 工廠方法模式原理

工廠方法模式的目的很簡單，就是封裝對象創建的過程，提升創建對象方法的可復用性。

工廠方法模式的主要角色：

抽象工廠：提供了創建產品的接口，調用者通過它訪問具體工廠的工廠方法來創建產品。
具體工廠：主要是實現抽象工廠中的抽象方法，完成具體產品的創建。
抽象產品：定義了產品的規范，描述了產品的主要特性和功能。
具體產品：實現了抽象產品角色所定義的接口，由具體工廠來創建，它同具體工廠之間一一對應。

我們直接來看看工廠方法模式的 UML 圖：

2.4.3 工廠方法模式重構代碼

為了提高代碼擴展性,我們需要將簡單工廠中的if分支邏輯去掉,通過增加抽象工廠(生產工廠的工廠)的方式,讓具體工廠去進行實現,由具體工廠來決定實例化哪一個具體的產品對象.

抽象工廠

public interface FreeGoodsFactory {IFreeGoods getInstance();
}

具體工廠

public class DiscountFreeGoodsFactory implements FreeGoodsFactory {@Overridepublic IFreeGoods getInstance() {return new DiscountFreeGoods();}
}public class SmallGiftFreeGoodsFactory implements FreeGoodsFactory {@Overridepublic IFreeGoods getInstance() {return new SmallGiftFreeGoods();}
}

Controller

public class DeliverController {/*** 按照類型的不同發放商品*/public ResponseResult awardToUser(AwardInfo awardInfo){FreeGoodsFactory freeGoodsFactory = null;if(awardInfo.getAwardType() == 1){freeGoodsFactory = new DiscountFreeGoodsFactory();}else if(awardInfo.getAwardType() == 2){freeGoodsFactory = new SmallGiftFreeGoodsFactory();}IFreeGoods freeGoods = freeGoodsFactory.getInstance();System.out.println("=====工廠方法模式========");ResponseResult result = freeGoods.sendFreeGoods(awardInfo);return result;}}

從上面的代碼實現來看，工廠類對象的創建邏輯又耦合進了 awardToUser() 方法中，跟我們最初的代碼版本非常相似,引入工廠方法非但沒有解決問題，反倒讓設計變得更加復雜了。

那怎么來解決這個問題呢？

我們可以為工廠類再創建一個簡單工廠，也就是工廠的工廠，用來創建工廠類對象。

/*** 用簡單方法模式實現: 工廠的工廠,作用是不需要每次創建新的工廠對象* @author spikeCong* @date 2022/9/9**/
public class FreeGoodsFactoryMap {private static final Map<Integer,FreeGoodsFactory> cachedFactories = new HashMap<>();static{cachedFactories.put(1, new DiscountFreeGoodsFactory());cachedFactories.put(2, new SmallGiftFreeGoodsFactory());}public static FreeGoodsFactory getParserFactory(Integer type){if(type == 1){FreeGoodsFactory freeGoodsFactory = cachedFactories.get(1);return freeGoodsFactory;}else if(type ==2){FreeGoodsFactory freeGoodsFactory = cachedFactories.get(2);return freeGoodsFactory;}return null;}
}

Controller

/*** 發放獎品接口* @author spikeCong* @date 2022/9/7**/
public class DeliverController {/*** 按照類型的不同發放商品*/public ResponseResult awardToUser(AwardInfo awardInfo){//根據類型獲取工廠FreeGoodsFactory goodsFactory = FreeGoodsFactoryMap.getParserFactory(awardInfo.getAwardType());//從工廠中獲取對應實例IFreeGoods freeGoods = goodsFactory.getInstance();System.out.println("=====工廠方法模式========");ResponseResult result = freeGoods.sendFreeGoods(awardInfo);return result;}
}