java_程序设计模式之工厂模式《程序设计模式》结课论文

1、河南理工大学程序设计模式结课论文运用.net设计2013 2015学年 第 1 学期论文题目 java程序设计模式 工厂方法模式 ：工厂方法模式（别名：虚拟构造） 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。Factory Method使一个类的实例化延迟到其子类。 Mediator Pattern(Anothre Name:Virtual Constructor) Define an interface for creating an object,but let subclasses Decide which class to instantiate.Factory Meyhod

2、 lets a class defer instantiation to subclasses. -上述是摘自Design Patterns中GOF对工厂方法模式的高度概括下面就Java程序设计模式中工厂模式做一些介绍以及设计一个简单的程序设计，再总结一些个人体会。一 工厂方法模式的介绍在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有的产品的创建，而是将具体创建的工作交给子类去做。这个核心类则摇身一变，成为了一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂子类必须实现的接口，而不接触哪一个产品类应当被实例化这种细节。1.1工厂方法模式角色（1）抽象工厂（Creator）角色：担任这个角色的是工厂方法模式的核心，

3、它是与应用程序无关的。任何在模式中创建对象的工厂类必须实现这个接口。在上面的系统中这个角色由Java 接口Creator 扮演；在实际的系统中，这个角色也常常使用抽象Java 类实现。（2）具体工厂（Concrete Creator）角色：担任这个角色的是实现了抽象工厂接口的具体Java 类。具体工厂角色含有与应用密切相关的逻辑，并且受到应用程序的调用以创建产品对象。在本系统中给出了两个这样的角色，也就是具体Java 类ConcreteCreator1 和ConcreteCreator2。（3）抽象产品（Product）角色：工厂方法模式所创建的对象的超类型，也就是产品对象的共同父类或共同拥有

4、的接口。在本系统中，这个角色由Java 接口Product 扮演；在实际的系统中，这个角色也常常使用抽象Java 类实现。（4）具体产品（Concrete Product）角色：这个角色实现了抽象产品角色所声明的接口。工厂方法模式所创建的每一个对象都是某个具体产品角色的实例。1.2工厂方法模式的适用环境在以下情况下可以使用工厂方法模式：（1）一个类不知道它所需要的对象的类：在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体的产品对象由具体工厂类创建；客户端需要知道创建具体产品的工厂类。（2）一个类通过其子类来指定创建哪个对象：在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只

5、需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展。（3）将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无需关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。二 做一个简单的程序设计下面是一个简单的水果生产程序，描述农场种植水果的过程程序设计步骤如下：在这个系统里需要描述下列的水果：葡萄 Grape草莓 Strawberry苹果 Apple水果与其他的植物有很大的不同，就是水果最终是可以采摘食用的。那么一个自然的作法就是建

6、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：种植plant()，生长grow()以及收获harvest()。这个水果接口的源代码如下所示。代码清单1：接口Fruit 的源代码public interface Fruit / 生长void grow();/收获void harvest();/种植void plant();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。下面是这个苹果类的源代码。代码清单2：类Appl

7、e 的源代码public class Apple implements Fruit private int treeAge;/生长public void grow() log(Apple is growing.);/ 收获public void harvest() log(Apple has been harvested.);/种植public void plant() log(Apple has been planted.);/ 辅助方法public static void log(String msg) System.out.println(msg);/树龄的取值方法public int

8、getTreeAge() return treeAge;/ 树龄的赋值方法public void setTreeAge(int treeAge) this.treeAge = treeAge;同样，Grape 类是水果类的一种，也实现了Fruit 接口所声明的所有的方法。但由于葡萄分有籽和无籽两种，因此，比通常的水果多出一个seedless 性质，葡萄类的源代码如下所示。可以看出，Grape 类同样实现了水果接口，从而是水果类型的一种子类型。代码清单3：类Grape 的源代码public class Grape implements Fruit private boolean seedless

9、;/生长public void grow() log(Grape is growing.);/收获public void harvest() log(Grape has been harvested.);/种植public void plant() log(Grape has been planted.);/辅助方法public static void log(String msg) System.out.println(msg);/ 有无籽的取值方法public boolean getSeedless() return seedless;/有无籽的赋值方法public void setSee

10、dless(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，其源代码如下所示。代码清单4：类Strawberry 的源代码public class Strawberry implements Fruit /生长public void grow() log(Strawberry is growing.);/收获public void harvest() log(Strawberry has been harvested.);/种植public void plant() log(Str

11、awberry has been planted.);/辅助方法public static void log(String msg) System.out.println(msg);农场的园丁也是系统的一部分，自然要由一个合适的类来代表。这个类就FruitGardener 类，其结构由下面描述。FruitGardener 类会根据客户端的要求，创建出不同的水果对象，比如苹果（Apple），葡萄（Grape）或草莓（Strawberry）的实例。而如果接到不合法的要求，FruitGardener 类会抛出BadFruitException 异常。园丁类的源代码如下所示。代码清单5：FruitGa

12、rdener 类的源代码public class FruitGardener /静态工厂方法public static Fruit factory(String which) throws BadFruitException if (which.equalsIgnoreCase(apple) return new Apple(); else if (which.equalsIgnoreCase(strawberry) return new Strawberry(); else if (which.equalsIgnoreCase(grape) return new Grape(); else

13、throw new BadFruitException(Bad fruit request); 可以看出，园丁类提供了一个静态工厂方法。在客户端的调用下，这个方法创建客户端所需要的水果对象。如果客户端的请求是系统所不支持的，工厂方法就会抛出一个BadFruitException 异常。这个异常类的源代码如下所示。代码清单6：BadFruitException 类的源代码public class BadFruitException extends Exception public BadFruitException(String msg) super(msg);在使用时，客户端只需调用Fruit

14、Gardener 的静态方法factory()即可。请见下面的示意性客户端源代码。代码清单7：实现种植即Main()的实现public class PlantFruit public PlantFruit() public static void main(String args) PlantFruit plantfruit = new PlantFruit(); try /种植葡萄 FruitGardener.factory(grape).plant(); FruitGardener.factory(grape).grow(); FruitGardener.factory(grape).ha

15、rvest(); System.out.println(=); /种植苹果 FruitGardener.factory(apple).plant(); FruitGardener.factory(apple).grow(); FruitGardener.factory(apple).harvest(); System.out.println(=); /种植草莓 FruitGardener.factory(strawberry).plant(); FruitGardener.factory(strawberry).grow(); FruitGardener.factory(strawberry)

16、.harvest(); System.out.println(=); catch (BadFruitException e) 到此为止，我们的简单程序已经设计完成，我们可以通过创建FruitGardener对象来完成水果的种植，无论你要种什么，只需调用对象中的factory()方法。 工厂类的示意性源代码如下所示。可以看出，这个工厂方法创建了一个新的具体产品的实例并返还给调用者。代码清单8：Creator 类的源代码public class Creator/静态工厂方法public static Product factory()return new ConcreteProduct();抽象产

17、品角色的主要目的是给所有的具体产品类提供一个共同的类型，在最简单的情况下，可以简化为一个标识接口。所谓标识接口，就是没有声明任何方法的空接口。代码清单9：抽象角色Product 接口的源代码public interface Product具体产品类的示意性源代码如下。代码清单10：具体产品角色ConcreteProduct 类的源代码public class ConcreteProduct implements Productpublic ConcreteProduct()虽然在这个简单的示意性实现里面只给出了一个具体产品类，但是在实际应用中一般都会遇到多个具体产品类的情况。三 个人体会在操作

18、中总结发现了程序设计模式优缺点 ：工厂方法模式的优点如下：（1）在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无需关心创建细节，甚至无需知道具体产品类的类名。（2）基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够使工厂可以自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，正是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。（3）使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无需修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无需修改客户端，也无需修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了，这样，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”。工厂方法模式的缺点如下：（1）在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。（2）由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进