java工厂设计模式课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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=new 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();,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,”,),pizza=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 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();,pizza.bake();,pizza.cut();,pizza.box();,return 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();,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 PepperoniPizza();,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(,“,pepperoni,”,),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;,P,izzaFactory,要求制作,pizza,pizza,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=new VeggiePizza();,return pizza;,P,izza,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，,PizzaStore,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();,pizza.cut();,pizza.box();,return pizza;,/other methods here,简单工厂模式,PizzaStore,orderPizza(),SimplePizzaFactory,createPizza(),Pizza,Prepare(),Bake(),Cut(),Box(),CheeseP,izza,VeggiePizza,ClamPizza,PepperoniPizza,Pizza,可以是一个抽象类，也可以是一个接口。,PizzaStore1,orderPizza(),框架,框架的,对外接口,简单工厂模式,Client,orderProduct(),SimpleFactory,createProduct(),AbstractProduct,methodOfProduct(),Product1,Product2,Product3,Productn,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,、,CaliforniaPizzaFactory,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=new 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,AbstractFactory,createProduct(),ConcreteFactory,createProduct(),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,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,PizzaStore,createPizza(),orderPizza(),NYPizzaStore,createPizza(),ChicagoPizzaStore,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 null;,讨论：为什么说是由子类做决定的？,PizzaStore,createPizza(),orderPizza(),NYPizzaStore,createPizza(),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,PizzaStore,createPizza(),orderPizza(),NYPizzaStore,createPizza(),ChicagoPizzaStore,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 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,pizza,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。,P,izzaStore,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,orderPizza(),）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 pizza=c,reatePizzacheese,”,),；,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(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;,再来个具体的,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);,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 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);,测试主类,public class PizzaTestDrive,public static void main(String args),PizzaStore nyStore,=new NYPizzaStore();,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,PizzaStore,createPizza(),orderPizza(),NYPizzaStore,createPizza(),ChicagoPizzaStore,createPizza(),Abstract creator,Concrete creators,工厂方法模式中的类,产品类,The Product classes,Pizza,NYStyleCheesePizza,ChicagoStyleCheesePizza,createPizza(),NYStylePepperoniPizza,NYStyleCalmPizza,NYStyleVeggiePizza,ChicagoStylePepperoniPizza,createPizza(),ChicagoStyleCalmPizza,createPizza(),ChicagoStyleVeggiePizza,createPizza(),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,pizzaStore,引用的是哪个,PizzaStore,的子类,工厂方法模式的结构,Product,ConcreteCreator,factoryMethod(),ConcreteProduct,Creator,factoryMethod(),anOperation,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,Product,ConcreteCreator,factoryMethod(),ConcreteProduct,Creator,factoryMethod(),anOperation,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(),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。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,sam84149.,