大話設計模式筆記（十二）の抽象工廠模式

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舉個慄子 問題描述 模擬訪問資料庫“新增用戶”和“得到用戶”，用戶類假設只有 ID和Name 兩個欄位。 簡單實現 User SqlServerUser 測試 測試結果 存在問題 如果需要連接別的資料庫，那麼這個寫法無法擴展，下麵使用 工廠方法模式 實現 工廠方法模式實現 IUser SqlServ ...


舉個慄子

問題描述

模擬訪問資料庫“新增用戶”和“得到用戶”，用戶類假設只有ID和Name兩個欄位。

簡單實現

User

/**
 * 用戶類
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public class User {

    private int id;
    private String name;

    // 省略 get set 方法

}

SqlServerUser

/**
 * 假設sqlServer 連接，用於操作User表
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public class SqlServerUser {

    public void insert(User user){
        System.out.println("在SQL Server中給User表增加一條記錄");
    }

    public User getUser(int id){
        System.out.println("在SQL Server中根據ID得到User表一條記錄");
        return null;
    }

}

測試

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        User user = new User();
        SqlServerUser su = new SqlServerUser();
        su.insert(user);
        su.getUser(user.getId());
    }

}

測試結果

在SQL Server中給User表增加一條記錄
在SQL Server中根據ID得到User表一條記錄

存在問題

如果需要連接別的資料庫，那麼這個寫法無法擴展，下麵使用工廠方法模式實現

工廠方法模式實現

IUser

/**
 * 用於客戶端訪問，解除與具體資料庫訪問的耦合
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public interface IUser {
    void insert(User user);
    User getUser(int id);
}

SqlServerUser

/**
 * 用於訪問SQL Server 的User
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public class SqlServerUser implements IUser {

    @Override
    public void insert(User user) {
        System.out.println("在SQL Server中給User表增加一條記錄");
    }

    @Override
    public User getUser(int id) {
        System.out.println("在SQL Server中根據ID得到User表一條記錄");
        return null;
    }

}

AccessUser

/**
 * 用於訪問Access 的User
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public class AccessUser implements IUser {

    @Override
    public void insert(User user) {
        System.out.println("在Access 中給User表增加一條記錄");
    }

    @Override
    public User getUser(int id) {
        System.out.println("在在Access中根據ID得到User表一條記錄");
        return null;
    }

}

IFactory

/**
 * 定義一個創建訪問User 表對象的抽象工廠介面
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public interface IFactory {
    IUser createUser();
}

SqlServerFactory

/**
 * 實現IFactory 介面，實例化SQLServerUser
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public class SqlServerFactory implements IFactory {
    @Override
    public IUser createUser() {
        return new SqlServerUser();
    }
}

AccessFactory

/**
 * 實現IFactory 介面，實例化AccessUser
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public class AccessFactory implements IFactory {
    @Override
    public IUser createUser() {
        return new AccessUser();
    }
}

測試

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        User user = new User();
        // 若要更改成 Access 資料庫，只需要將此處改成
        // IFactory factory = new AccessFactory();
        IFactory factory = new SqlServerFactory();
        IUser iUser = factory.createUser();
        iUser.insert(user);
        iUser.getUser(1);
    }
}

測試結果同上。

增加需求

如果要增加一個部門表（Department），需要怎麼改？

修改實現

Department

/**
 * 部門表
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public class Department {

    private int id;
    private String name;

    // 省略 get set 方法

}

IDepartment

/**
 * 用於客戶端訪問，解除與具體資料庫訪問的耦合
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public interface IDepartment {
    void insert(Department department);
    Department getDepartment(int id);
}

SqlServerDepartment

/**
 * 用於訪問SqlServer 的Department
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public class SqlServerDepartment implements IDepartment {

    @Override
    public void insert(Department department) {
        System.out.println("在 SqlServer 中給Department 表增加一條記錄");
    }

    @Override
    public Department getDepartment(int id) {
        System.out.println("在SQL Server中根據ID得到Department表一條記錄");
        return null;
    }

}

AccessDepartment

/**
 * 用於訪問Access 的Department
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public class AccessDepartment implements IDepartment {

    @Override
    public void insert(Department department) {
        System.out.println("在Access 中給Department 表增加一條記錄");
    }

    @Override
    public Department getDepartment(int id) {
        System.out.println("在Access 中根據ID得到Department表一條記錄");
        return null;
    }

}

IFactory

/**
 * 定義一個創建訪問User 表對象的抽象工廠介面
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public interface IFactory {
    IUser createUser();
    IDepartment createDepartment(); //增加的介面方法
}

SqlServerFactory

/**
 * 實現IFactory 介面，實例化SQLServerUser
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public class SqlServerFactory implements IFactory {

    @Override
    public IUser createUser() {
        return new SqlServerUser();
    }

    @Override
    public IDepartment createDepartment() {
        return new SqlServerDepartment(); //增加了SqlServerDepartment 工廠
    }

}

AccessFactory

/**
 * 實現IFactory 介面，實例化AccessUser
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public class AccessFactory implements IFactory {

    @Override
    public IUser createUser() {
        return new AccessUser();
    }

    @Override
    public IDepartment createDepartment() {
        return new AccessDepartment(); //增加了AccessDepartment 工廠
    }

}

測試

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        User user = new User();
        Department dept = new Department();
        // 只需確定實例化哪一個資料庫訪問對象給 factory
        IFactory factory = new AccessFactory();
        // 則此時已於具體的資料庫訪問解除了依賴
        IUser iUser = factory.createUser();
        iUser.insert(user);
        iUser.getUser(1);

        IDepartment iDept = factory.createDepartment();
        iDept.insert(dept);
        iDept.getDepartment(1);
    }
}

測試結果

在Access 中給User表增加一條記錄
在Access 中根據ID得到User表一條記錄
在Access 中給Department 表增加一條記錄
在Access 中根據ID得到Department表一條記錄

抽象工廠模式

定義

提供一個創建一系列相關或相互依賴對象的介面，而無需指定它們具體的類。

UML圖

代碼實現

實際上上面的修改實現已經滿足抽象工廠模式的實現方式，此處不再舉例。

優缺點

優點

  • 最大的好處便是易於交換產品系列，由於不同的具體工廠類，在一個應用中只需要在初始化到時候出現一次，這就使得改變一個應用的具體工廠變得非常容易，它只需要改變具體工廠即可使用不同的產品配置。
  • 它讓具體的創建實例改成與客戶端分離，客戶端是通過它們的抽象介面操縱實例，產品的具體類名也被具體工廠的實現分離，不會出現在客戶代碼中。

缺點

如果還要添加對項目表（Project）的訪問，那麼需要增加三個類，IProject、SQLServerProject、AccessProject，還需要更改 IFactory、ISQLServerFactory、AccessFactory 才可以完全實現，這太糟糕了。編程是門藝術，這樣大批量的改動，顯然是非常醜陋的做法。

用簡單工廠來改進抽象工廠

去除IFactory、SQLServerFactory、AccessFactory，改為一個 DataAccess，用一個簡單工廠模式來實現。

結構圖

代碼實現

DataAccess

/**
 * 統一管理資料庫訪問
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public class DataAccess {

    // 資料庫名稱，可替換成 Access
    private static final String DB = "SqlServer";
//    private static final String DB = "Access";

    public static IUser createUser() {
        IUser user = null;
        switch (DB) {
            case "SqlServer":
                user = new SqlServerUser();
                break;
            case "Access":
                user = new AccessUser();
                break;
            default:
                break;
        }
        return user;
    }

    public static IDepartment createDepartment() {
        IDepartment department = null;
        switch (DB) {
            case "SqlServer":
                department = new SqlServerDepartment();
                break;
            case "Access":
                department = new AccessDepartment();
                break;
            default:
                break;
        }
        return department;
    }

}

測試

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        User user = new User();
        Department dept = new Department();
        // 直接得到實際的資料庫訪問實例，而不存在任何的依賴
        IUser iUser = DataAccess.createUser();
        iUser.insert(user);
        iUser.getUser(1);

        IDepartment iDept = DataAccess.createDepartment();
        iDept.insert(dept);
        iDept.getDepartment(1);
    }
}

測試結果

在SQL Server中給User表增加一條記錄
在SQL Server中根據ID得到User表一條記錄
在SQL Server中給Department 表增加一條記錄
在SQL Server中根據ID得到Department表一條記錄

存在問題

雖然解決了抽象工廠模式中需要修改太多地方的問題，但又回到了簡單工廠模式一開始的問題了，就是如果要連接 Oracle 資料庫，那麼需要修改的地方則是 DataAccess 類中所有方法的 swicth 中加 case 分支了。

用配置文件+反射+抽象工廠實現

配置文件（db.properties）

# 資料庫名稱，可更改成 Access
db=SqlServer

DataAccess

/**
 * 統一管理資料庫訪問
 * Created by callmeDevil on 2019/7/28.
 */
public class DataAccess {

    // 資料庫名稱，從配置文件中獲取
    private static String DB;

    public static IUser createUser() throws Exception {
        if (DB == null || DB.trim() == "") {
            return null;
        }
        // 拼接具體資料庫訪問類的許可權定名
        String className = "com.xxx." + DB + "User";
        return (IUser) Class.forName(className).newInstance();
    }

    public static IDepartment createDeptment() throws Exception {
        if (DB == null || DB.trim() == "") {
            return null;
        }
        // 拼接具體資料庫訪問類的許可權定名
        String className = "com.xxx." + DB + "Department";
        return (IDepartment) Class.forName(className).newInstance();
    }

    public static String getDB() {
        return DB;
    }

    public static void setDB(String DB) {
        DataAccess.DB = DB;
    }

}

測試

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 載入配置文件
        Properties properties = new Properties();
        InputStream is = new FileInputStream(new File("xxx\\db.properties")); // 配置文件所在路徑，當前方式採用絕對路徑獲取
        properties.load(is);
        is.close();
        String db = properties.getProperty("db");
        // 使用具體的資料庫告訴管理類
        DataAccess dataAccess = new DataAccess();
        dataAccess.setDB(db);

        User user = new User();
        IUser iUser = dataAccess.createUser();
        iUser.insert(user);
        iUser.getUser(1);

        Department dept = new Department();
        IDepartment iDept = dataAccess.createDeptment();
        iDept.insert(dept);
        iDept.getDepartment(1);
    }
}

測試結果

在SQL Server中給User表增加一條記錄
在SQL Server中根據ID得到User表一條記錄
在SQL Server中給Department 表增加一條記錄
在SQL Server中根據ID得到Department表一條記錄

現在如果我們增加了 Oracle 資料庫訪問，相關類的增加是不可避免的，這點無論用任何辦法都解決不了，不過這叫擴展，開放-封閉原則告訴我們，對於擴展，我們開放，但對於修改，我們應該儘量關閉，就目前實現方式而言，只需要將配置文件中改為 Oracle （如果新增的具體訪問類名稱為 OracleUser 和 OracleDepartment 的話）即可達到目的，客戶端也不需要任何修改。

反射的好處

所有在用簡單工廠的地方，都可以考慮用反射技術來去除 switch 或 if，解除分支判斷帶來的耦合。

總結

可以發現到目前為止，就“工廠”而言，已經包含了三種設計模式：

  • 簡單工廠模式
  • 工廠方法模式
  • 抽象工廠模式

對上述模式的不同點將在後續推出，本文篇幅已經過長，此處先不敘述。


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