Java编程中的工厂模式：解决对象创建问题

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深入浅出设计模式中文版是一本介绍面向对象编程中设计模式的书籍，以通俗易懂的故事开头，讲述了一个关于暴发户选择汽车的例子，揭示了在传统程序设计中常见的问题。通过暴发户每次乘坐不同汽车时都要明确指定车型的行为，作者引出了在编程中的"有病现象"——过度耦合于特定类型的实例创建。在面向对象语言中，特别是Java，工厂模式作为一种设计模式，被用来解决这个问题。工厂模式的核心在于提供一个统一的接口来创建对象，而不必暴露对象的创建细节，从而提高代码的灵活性和可维护性。本书将工厂模式划分为三个类别：简单工厂模式（Static Factory）、工厂方法模式（Factory Method）和抽象工厂模式（Abstract Factory）。简单工厂模式是最基础的形式，它包含一个工厂类，该类负责创建单一类型的对象。工厂方法模式则更进一步，允许子类决定创建哪种具体产品，而抽象工厂模式则提供一组相关的抽象产品，可以创建一系列相关的产品。通过将暴发户的例子与这些工厂模式相结合，作者展示了如何在Java中应用这些模式来改进程序设计。例如，使用简单工厂模式，暴发户只需简单地说"开车"，而无需指定具体的汽车品牌；工厂方法模式则允许通过扩展来改变生产哪个特定型号的汽车；抽象工厂模式则能支持创建一系列相关产品的家族。这本书旨在帮助读者理解工厂模式在实际编程中的价值，以及如何通过不同的工厂模式设计来提升代码的灵活性和可扩展性。通过实例和类图的演示，读者能够更好地掌握这些设计模式的使用方法和适用场景。

}

class WebItem extends MediaItem {

public WebItem(String s) { super(s); }

}

// 抽象建造者角色，它规范了所有媒体建造的步骤:

class MediaBuilder {

public void buildBase() {}

public void addMediaItem(MediaItem item) {}

public Media getFinishedMedia() { return null; }

}

//具体建造者角色

class BookBuilder extends MediaBuilder {

private Book b;

public void buildBase() {

System.out.println("Building book framework");

b = new Book();

}

public void addMediaItem(MediaItem chapter) {

System.out.println("Adding chapter " + chapter);

b.add(chapter);

}

public Media getFinishedMedia() { return b; }

}

class MagazineBuilder extends MediaBuilder {

private Magazine m;

public void buildBase() {

System.out.println("Building magazine framework");

m = new Magazine();

}

public void addMediaItem(MediaItem article) {

System.out.println("Adding article " + article);

m.add(article);

}

public Media getFinishedMedia() { return m; }

}

class WebSiteBuilder extends MediaBuilder {

private WebSite w;

public void buildBase() {

System.out.println("Building web site framework");

w = new WebSite();

}

System.out.println(result);

assertEquals(result, "web site: [item1, item2, item3, item4]");

}

public static void main(String[] args) {

junit.textui.TestRunner.run(BuildMedia.class);

}

四、应用优点

建造模式可以使得产品内部的表象独立变化。在原来的工厂方法模式中，产品内部的表

象是由产品自身来决定的；而在建造模式中则是“外部化”为由建造者来负责。这样定义一个

新的具体建造者角色就可以改变产品的内部表象，符合“开闭原则”。

建造模式使得客户不需要知道太多产品内部的细节。它将复杂对象的组建和表示方式封

装在一个具体的建造角色中，而且由指导者来协调建造者角色来得到具体的产品实例。

每一个具体建造者角色是毫无关系的。

建造模式可以对复杂产品的创建进行更加精细的控制。产品的组成是由指导者角色调用

具体建造者角色来逐步完成的，所以比起其它创建型模式能更好的反映产品的构造过程。

五、扩展

建造模式中很可能要用到组成成品的各种组件类，对于这些类的创建可以考虑使用工厂

方法或者原型模式来实现，在必要的时候也可以加上单例模式来控制类实例的产生。但是要

坚持一个大前提就是要使引入的模式给你的系统带来好处，而不是臃肿的结构。

建造模式在得到复杂产品的时候可能要引用多个不同的组件，在这一点上来看，建造模

式和抽象工厂模式是相似的。可以从以下两点来区分两者：创建模式着重于逐步将组件装配

成一个成品并向外提供成品，而抽象工厂模式着重于得到产品族中相关的多个产品对象；抽

象工厂模式的应用是受限于产品族的（具体参见《深入浅出工厂模式》），建造模式则不会。

由于建造模式和抽象工厂模式在实现功能上相似，所以两者使用的环境都比较复杂并且

需要更多的灵活性。

组合模式中的树枝构件角色（Composite）往往是由多个树叶构件角色（Leaf）组成，

因此树枝构件角色的产生可以由建造模式来担当。

原型模式

一、引子

古人云：书非借不能读也。我深谙古人教诲，更何况现在 IT 书籍更新快、价格贵、质

量水平更是参差不齐，实在不忍心看到用自己的血汗钱买的书不到半年就要被淘汰，更不想

供养使用金山快译、词霸等现代化工具的翻译们。于是我去书店办了张借书卡，这样便没有

了后顾之忧了——书不好我可以换嘛！

但是，借书也有不爽的地方，就是看到有用或者比较重要的地方，不能在书旁标记下来。

一般我会将这页内容复印下来，这样作为我自己的东西就可以对其圈圈画画，保存下来了。

在软件设计中，往往也会遇到类似或者相似的问题，GOF 将这种解决方案叫作原型模

式。也许原形模式会给你一些新的启迪。

二、定义与结构

原型模式属于对象创建模式，GOF 给它的定义为：用原型实例指定创建对象的种类，

并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

在 Java 中提供了 clone()方法来实现对象的克隆，所以 Prototype 模式实现变得简单许

多。

注：clone()方法的使用，请参考《Thinking in Java》或者《Effective Java》，对于许多原型模式中讲

到的浅克隆、深克隆，本文不作为谈论话题。

使用克隆方式来创建对象与同样用来创建对象的工厂模式有什么不同？前面已经提过

工厂模式对新产品的适应能力比较弱：创建新的产品时，就必须修改或者增加工厂角色。而

且为了创建产品对象要先额外的创建一个工厂对象。那通过原型模式来创建对象会是什么样

子呢？

先让我们来看看原型模式的结构吧。

1) 客户角色：让一个原型克隆自己来得到一个新对象。

2) 抽象原型角色：实现了自己的 clone 方法，扮演这种角色的类通常是抽象类，且它具有

许多具体的子类。

3) 具体原型角色：被复制的对象，为抽象原型角色的具体子类。

放上一张类图：

ConcretePrototype

Prototype

clone()

Client

prototype : Prototype

按照定义客户角色不仅要负责使用对象，而且还要负责对象原型的生成和克隆。这样造

成客户角色分工就不是很明确，所以我们把对象原型生成和克隆功能单拿出来放到一个原型

管理器中。原型管理器维护了已有原型的清单。客户在使用时会向原型管理器发出请求，而

且可以修改原型管理器维护的清单。这样客户不需要编码就可以实现系统的扩展。

类图表示如下：

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