设计模式工厂模式详解

在游戏中有很多房子、车子模型，玩的时候就想难道这些都是直接用new的方式创建出来的吗？不太可能，直接用new的话，开发游戏场景的时候工程师还需要关心房子创建的具体细节，比较影响工作效率，所以我更倾向于认为他们使用了工厂方法模式在管理模型的创建。

简单工厂模式

如果要创建白色房子和红色房子该怎么设计呢？并且要便于管理。

我最初的想法是：创建一个工厂类，然后根据调用方传入的参数判断是new个白房子还是new个红房子返回。

但是房子都是有共性的，比如它们都要有展示功能，所以可以作为约束放到抽象基类中。

UML类图如下：

public abstract class AbstractHouse { /** * 创建房子 * * @param locationX 横向坐标 * @param locationY 纵向坐标 * @param angle：角度 */ public abstract void show(double locationX, double locationY, double angle);}public class RedHouse extends AbstractHouse { @Override public void show(double locationX, double locationY, double angle) { System.out.println("红色房子展示完成。展示效果：横向坐标：" + locationX + " 纵向坐标：" + locationY + " 角度：" + angle); }}public class WhiteHouse extends AbstractHouse { @Override public void show(double locationX, double locationY, double angle) { System.out.println("白色房子展示完成。展示效果：横向坐标：" + locationX + " 纵向坐标：" + locationY + " 角度：" + angle); }}

public class HouseFactory { public AbstractHouse createHouse(String houseName) { switch (houseName) { case "白房子": return new WhiteHouse(); case "红房子": return new RedHouse(); default: return null; } }}

public class HouseClient { public static void main(String[] args) { AbstractHouse whiteHouse = new HouseFactory().createHouse("白房子"); whiteHouse.show(32, 60, 1); System.out.println("-------------------------------"); AbstractHouse redHouse = new HouseFactory().createHouse("红房子"); redHouse.show(122, 545, 35); }}

运行打印出来的结果如下：

这样一个HouseFactory就可以管理所有房子模型的创建了，如果要新加一种房子，也只需要在HouseFactory中增加一种switch case就行了，如果你希望HouseFactory是全局共享的，还可以把createHouse改成静态方法。

但是这种结构不容易扩展，比如要求再增加对车辆的创建管理，该如何做呢？咱们的工厂方法模式就开始发挥作用了。

工厂方法模式

如果要对车子和房子统一进行管理，在coding之前，可以先捋下思路。

首先需要对模型做抽象：

白房子红房子需要一个共同的抽象父类摩托车吉普车也需要一个共同的抽象父类（这里为了突出工厂分离的必要性，单独为车辆增加了一种“速度”的属性）它们的抽象父类还可以做一层抽象，是所有模型的抽象父类。

然后对抽象工厂做设计：

房子的创建需要一个工厂车辆的创建也需要一个工厂它们之上可以加层抽象父类，是所有模型工厂的抽象父类。

UML类图如下：

/** * 抽象模型实体 */public abstract class AbstractModel { public abstract void show(double locationX, double locationY, double angle);}

/** * 抽象房子实体 */public abstract class AbstractHouse extends AbstractModel {}/** * 红房子实体 */public class RedHouse extends AbstractHouse { @Override public void show(double locationX, double locationY, double angle) { System.out.println("红色房子展示完成。展示效果：横向坐标：" + locationX + " 纵向坐标：" + locationY + " 角度：" + angle); }}/** * 白房子实体 */public class WhiteHouse extends AbstractHouse { @Override public void show(double locationX, double locationY, double angle) { System.out.println("白色房子展示完成。展示效果：横向坐标：" + locationX + " 纵向坐标：" + locationY + " 角度：" + angle); }}

/** * 抽象交通工具实体 */public abstract class AbstractVehicle extends AbstractModel { /** * 速度 */ public long speed;}/** * 摩托车实体 */public class MotorcycleVehicle extends AbstractVehicle { @Override public void show(double locationX, double locationY, double angle) { System.out.println("以" + speed + "迈速度飞驰的摩托车展示完成。展示效果：横向坐标：" + locationX + " 纵向坐标：" + locationY + " 角度：" + angle); }}/** * 吉普车实体 */public class JeepVehicle extends AbstractVehicle { @Override public void show(double locationX, double locationY, double angle) { System.out.println("以" + speed + "迈速度飞驰的吉普车展示完成。展示效果：横向坐标：" + locationX + " 纵向坐标：" + locationY + " 角度：" + angle); }}

/** * 模型的抽象工厂 */public abstract class AbstractModelFactory { public abstract AbstractModel createModel(String modelName);}/** * 房子的加工工厂 */public class HouseFactory extends AbstractModelFactory { @Override public AbstractHouse createModel(String modelName) { switch (modelName) { case "红房子": return new RedHouse(); case "白房子": return new WhiteHouse(); } return null; }}/** * 交通工具的加工工厂 */public class VehicleFactory extends AbstractModelFactory { @Override public AbstractVehicle createModel(String modelName) { switch (modelName) { case "吉普车": return new JeepVehicle(); case "摩托车": return new MotorcycleVehicle(); } return null; } /** * 常见携带速度的交通工具 */ public AbstractVehicle createModelWithSpeed(String modelName, long speed) { AbstractVehicle vehicle = createModel(modelName); if(vehicle != null) { vehicle.speed = speed; } return vehicle; }}

public class ModelClient { public static void main(String[] args) { HouseFactory houseFactory = new HouseFactory(); VehicleFactory vehicleFactory = new VehicleFactory(); try { houseFactory.createModel("白房子").show(3, 2, 5); houseFactory.createModel("红房子").show(41, 24, 12); System.out.println("-------------------------------"); vehicleFactory.createModelWithSpeed("摩托车", 233).show(233, 45, 1); vehicleFactory.createModelWithSpeed("吉普车", 76).show(345, 234, 32); } catch (Exception e) { System.out.println("模型未找到"); } }}

打印结果：

优势：

工厂方法模式的优势就像前面提到的统一管理模型的创建，使调用方更加专注于业务，调用时只需要传入一个key（即demo中的modelName），不需要知道对象创建的过程，降低了模块间耦合度。

劣势：

需要创建工厂类，增加文件数目，没有直接new那么方便。结构设计上不符合开闭原则，每增加一种模型都更改具体工厂中增加一种switch case。

在上文的提到的例子中，需要在工厂里switch case判断创建哪种对象，在大型项目中可以通过泛型、注解等方式解耦，如果大家感兴趣，我后面会专门出一个文章，讲下如何解耦。此外，在复杂业务中，比如房子的类型有几十个，如果全放到一个工厂里制造，会显得特别繁重，这时需要根据房子特征更细粒度的拆分，甚至可能一个工厂对应一种模型。设计模式可以有各种变种，在工作中需要大胆尝试，找到最适合业务的那种。