你不能不了解的Java23中设计模式之【抽象工厂模式】

news/2024/11/19 13:44:05/

目录

一.介绍抽象工厂模式

1.概念

2.结构： 抽象工厂模式包含以下角色：

3.工作原理：

4.应用场景： 抽象工厂模式适用于以下情况：

5.使用方法：

二.具体实例通过抽象工厂模式实现计算器

1.创建Maven工程（按照小编这样操作即可）

2.导入依赖（pom.xml）

3.构建一个接口（含一个用于进行计算的方法 calculate。该方法接受两个参数, 即 firstNumber 和 secondNumber,并返回一个 double 类型的结果。）

 4.定义具的 Addition, Subtraction, Multiplication 和 Division 分别实现（加减乘除）：

4.1加法

4.2减法

4.3乘法

4.4除法

5.创建一个用于生成计算器实例的抽象工厂 CalculatorFactory

6.创建具体的工厂类 AdditionFactory, SubtractionFactory, MultiplicationFactory 和 DivisionFactory 来生产相应的计算器实例

6.1加法工厂

6.2减法工厂

6.3乘法工厂

6.4除法工厂

7.创建一个 CalculatorApp 类，它将使用 CalculatorFactory 来生成所需类型的 Calculator 实例

8.展示效果图

前言：

象工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一种方法来创建一组相关或相互依赖的对象，而无需指定具体的类。通过使用抽象工厂模式，我们可以将对象的创建与使用分离，从而使代码更加灵活、可扩展和可维护。

在本博客中，我们将介绍抽象工厂模式的概念、结构和工作原理，以及在实际开发中的应用场景和使用方法。

首先，我们将详细解释什么是工厂模式，以及为什么需要使用抽象工厂模式。我们将探讨其与其他创建型设计模式的区别，并提供一些示例来说明其优势和适用性。

接下来，我们将介绍抽象工厂模式的核心组件，包括抽象工厂接口、具体工厂类和抽象产品接口。我们将详细说明它们各自的职责和关系，并通过代码示例来说明如何实现这些组件。

然后，我们将探讨抽象工厂模式的工作原理。我们将解释如何通过工厂方法来创建产品对象，并且说明如何组合使用多个工厂方法来创建一组相关的产品对象。

最后，我们将介绍抽象工厂模式在实际开发中的应用场景和使用方法。我们将列举一些常见的使用场景，如图形界面库、数据库访问库等，并提供相应的示例代码来说明如何使用抽象工厂模式解决实际问题。

一.介绍抽象工厂模式

1.概念

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种创建型设计模式，它提供了一种创建一组相关或相互依赖对象的接口，而无需指定具体的类。

 抽象工厂模式通过引入抽象工厂和具体工厂的层次结构，使得客户端代码仅与抽象工厂交互，而不必关心具体工厂和产品的细节。这样可以实现客户端代码与具体类的解耦，提高代码的灵活性和可维护性。

2.结构： 抽象工厂模式包含以下角色：

  • 抽象工厂（Abstract Factory）：定义了创建一组相关产品的方法接口。
  • 具体工厂（Concrete Factory）：实现了抽象工厂的方法，负责创建具体产品的对象。
  • 抽象产品（Abstract Product）：定义了产品的共同属性和方法接口。
  • 具体产品（Concrete Product）：实现了抽象产品的接口，是抽象工厂创建的对象。

3.工作原理：

  1. 定义抽象工厂接口，其中包含一组创建产品的抽象方法。
  2. 创建具体工厂类，实现抽象工厂接口，根据业务逻辑创建具体产品的对象。
  3. 定义抽象产品接口，其中包含产品的共同属性和方法。
  4. 创建具体产品类，实现抽象产品接口，定义具体产品的属性和方法。
  5. 在客户端代码中，通过抽象工厂创建产品对象，并调用产品的方法进行业务处理。

4.应用场景： 抽象工厂模式适用于以下情况：

  • 系统需要独立于其产品的创建、组合和表示。
  • 系统需要一组相关产品对象，并希望统一管理它们的创建过程。
  • 系统需要提供一个产品的类库，而不想暴露具体实现的细节。
  • 系统需要在运行时切换不同产品族的实现。

5.使用方法：

  1. 定义抽象工厂接口，声明一组创建产品的抽象方法。
  2. 创建具体工厂类，实现抽象工厂接口，分别在每个方法中创建具体产品对象。
  3. 定义抽象产品接口，声明产品的共同属性和方法。
  4. 创建具体产品类，实现抽象产品接口，定义具体产品的属性和方法。
  5. 在客户端代码中，通过抽象工厂对象调用创建产品的方法获取产品对象，并进行业务处理。

通过使用抽象工厂模式，可以提高代码的灵活性和可维护性，同时还可以封装产品创建的细节，使得客户端代码与具体类解耦。这种模式常用于框架设计和库开发中，以便为用户提供一组相关的产品对象。

二.具体实例通过抽象工厂模式实现计算器

1.创建Maven工程（按照小编这样操作即可）

2.导入依赖（pom.xml）

<properties><project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding><maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source><maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target><maven.compiler.plugin.version>3.7.0</maven.compiler.plugin.version><!--添加jar包依赖--><!--1.spring 5.0.2.RELEASE相关--><spring.version>5.0.2.RELEASE</spring.version><!--2.mybatis相关--><mybatis.version>3.4.5</mybatis.version><!--mysql--><mysql.version>5.1.44</mysql.version><!--pagehelper分页jar依赖--><pagehelper.version>5.1.2</pagehelper.version><!--mybatis与spring集成jar依赖--><mybatis.spring.version>1.3.1</mybatis.spring.version><!--3.dbcp2连接池相关 druid--><commons.dbcp2.version>2.1.1</commons.dbcp2.version><commons.pool2.version>2.4.3</commons.pool2.version><!--4.log日志相关--><log4j2.version>2.9.1</log4j2.version><log4j2.disruptor.version>3.2.0</log4j2.disruptor.version><slf4j.version>1.7.13</slf4j.version><!--5.其他--><junit.version>4.12</junit.version><servlet.version>4.0.0</servlet.version><lombok.version>1.18.2</lombok.version><mybatis.ehcache.version>1.1.0</mybatis.ehcache.version><ehcache.version>2.10.0</ehcache.version><redis.version>2.9.0</redis.version><redis.spring.version>1.7.1.RELEASE</redis.spring.version><jackson.version>2.9.3</jackson.version><jstl.version>1.2</jstl.version><standard.version>1.1.2</standard.version><tomcat-jsp-api.version>8.0.47</tomcat-jsp-api.version><commons-fileupload.version>1.3.3</commons-fileupload.version><hibernate-validator.version>5.0.2.Final</hibernate-validator.version><shiro.version>1.3.2</shiro.version></properties>
  <dependencies><dependency><groupId>junit</groupId><artifactId>junit</artifactId><version>4.12</version><scope>test</scope></dependency><dependency><groupId>org.mockito</groupId><artifactId>mockito-all</artifactId><version>2.0.2-beta</version><scope>test</scope></dependency><!--1.spring相关--><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-core</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-beans</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-context</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-orm</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-tx</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-aspects</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-web</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-test</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><!--2.mybatis相关--><dependency><groupId>org.mybatis</groupId><artifactId>mybatis</artifactId><version>${mybatis.version}</version></dependency><!--mysql--><dependency><groupId>mysql</groupId><artifactId>mysql-connector-java</artifactId><version>${mysql.version}</version></dependency><!--pagehelper分页插件jar包依赖--><dependency><groupId>com.github.pagehelper</groupId><artifactId>pagehelper</artifactId><version>${pagehelper.version}</version></dependency><!--mybatis与spring集成jar包依赖--><dependency><groupId>org.mybatis</groupId><artifactId>mybatis-spring</artifactId><version>${mybatis.spring.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-context-support</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><!--mybatis与ehcache整合--><dependency><groupId>org.mybatis.caches</groupId><artifactId>mybatis-ehcache</artifactId><version>${mybatis.ehcache.version}</version></dependency><!--ehcache依赖--><dependency><groupId>net.sf.ehcache</groupId><artifactId>ehcache</artifactId><version>${ehcache.version}</version></dependency><dependency><groupId>redis.clients</groupId><artifactId>jedis</artifactId><version>${redis.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework.data</groupId><artifactId>spring-data-redis</artifactId><version>${redis.spring.version}</version></dependency><dependency><groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId><artifactId>jackson-databind</artifactId><version>${jackson.version}</version></dependency><dependency><groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId><artifactId>jackson-core</artifactId><version>${jackson.version}</version></dependency><dependency><groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId><artifactId>jackson-annotations</artifactId><version>${jackson.version}</version></dependency><!--3.dbcp2连接池相关--><dependency><groupId>org.apache.commons</groupId><artifactId>commons-dbcp2</artifactId><version>${commons.dbcp2.version}</version><exclusions><exclusion><artifactId>commons-pool2</artifactId><groupId>org.apache.commons</groupId></exclusion></exclusions></dependency><dependency><groupId>org.apache.commons</groupId><artifactId>commons-pool2</artifactId><version>${commons.pool2.version}</version></dependency><!--springmvc依赖--><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-webmvc</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency><!--4.log日志相关依赖--><!-- log4j2日志相关依赖 --><!-- log配置：Log4j2 + Slf4j --><!-- slf4j核心包--><dependency><groupId>org.slf4j</groupId><artifactId>slf4j-api</artifactId><version>${slf4j.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.slf4j</groupId><artifactId>jcl-over-slf4j</artifactId><version>${slf4j.version}</version><scope>runtime</scope></dependency><!--核心log4j2jar包--><dependency><groupId>org.apache.logging.log4j</groupId><artifactId>log4j-api</artifactId><version>${log4j2.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.apache.logging.log4j</groupId><artifactId>log4j-core</artifactId><version>${log4j2.version}</version></dependency><!--用于与slf4j保持桥接--><dependency><groupId>org.apache.logging.log4j</groupId><artifactId>log4j-slf4j-impl</artifactId><version>${log4j2.version}</version></dependency><!--web工程需要包含log4j-web，非web工程不需要--><dependency><groupId>org.apache.logging.log4j</groupId><artifactId>log4j-web</artifactId><version>${log4j2.version}</version><scope>runtime</scope></dependency><!--需要使用log4j2的AsyncLogger需要包含disruptor--><dependency><groupId>com.lmax</groupId><artifactId>disruptor</artifactId><version>${log4j2.disruptor.version}</version></dependency><!--5.其他--><dependency><groupId>junit</groupId><artifactId>junit</artifactId><version>${junit.version}</version><!--<scope>test</scope>&lt;!&ndash;&ndash;&gt;--></dependency><dependency><groupId>javax.servlet</groupId><artifactId>javax.servlet-api</artifactId><version>${servlet.version}</version><scope>provided</scope></dependency><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId><version>${lombok.version}</version><scope>provided</scope></dependency><dependency><groupId>jstl</groupId><artifactId>jstl</artifactId><version>${jstl.version}</version></dependency><dependency><groupId>taglibs</groupId><artifactId>standard</artifactId><version>${standard.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.apache.tomcat</groupId><artifactId>tomcat-jsp-api</artifactId><version>${tomcat-jsp-api.version}</version></dependency><dependency><groupId>commons-fileupload</groupId><artifactId>commons-fileupload</artifactId><version>${commons-fileupload.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.hibernate</groupId><artifactId>hibernate-validator</artifactId><version>${hibernate-validator.version}</version></dependency><!--shiro依赖--><dependency><groupId>org.apache.shiro</groupId><artifactId>shiro-core</artifactId><version>${shiro.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.apache.shiro</groupId><artifactId>shiro-web</artifactId><version>${shiro.version}</version></dependency><dependency><groupId>org.apache.shiro</groupId><artifactId>shiro-spring</artifactId><version>${shiro.version}</version></dependency></dependencies>

3.构建一个接口（含一个用于进行计算的方法 calculate。该方法接受两个参数, 即 firstNumber 和 secondNumber,并返回一个 double 类型的结果。）

package com.lz.jsq.jk;/*** @author lz* @create 2023-09-11 9:07*//*** 包含一个用于进行计算的方法 calculate。该方法接受两个参数,* 即 firstNumber 和 secondNumber,并返回一个 double 类型的结果。*/
public interface Calculator {double calculate(double firstNumber, double secondNumber);
}

 4.定义具的 Addition, Subtraction, Multiplication 和 Division 分别实现（加减乘除）：

4.1加法

package com.lz.jsq.jjcc;import com.lz.jsq.jk.Calculator;/*** @author lz* @create 2023-09-11 9:12*/
public class Addition implements Calculator {@Overridepublic double calculate(double firstNumber, double secondNumber) {return firstNumber + secondNumber;}
}

4.2减法

package com.lz.jsq.jjcc;import com.lz.jsq.jk.Calculator;/*** @author lz* @create 2023-09-11 9:14*/
public class Subtraction implements Calculator {@Overridepublic double calculate(double firstNumber, double secondNumber) {return firstNumber - secondNumber;}
}

4.3乘法

package com.lz.jsq.jjcc;import com.lz.jsq.jk.Calculator;/*** @author lz* @create 2023-09-11 9:14*/public class Multiplication implements Calculator {@Overridepublic double calculate(double firstNumber, double secondNumber) {return firstNumber * secondNumber;}
}

4.4除法

package com.lz.jsq.jjcc;import com.lz.jsq.jk.Calculator;/*** @author lz* @create 2023-09-11 9:15*/
public class Division implements Calculator {@Overridepublic double calculate(double firstNumber, double secondNumber) {if (secondNumber == 0) {throw new IllegalArgumentException("Division by Zero");}return firstNumber / secondNumber;}}

5.创建一个用于生成计算器实例的抽象工厂 CalculatorFactory

package com.lz.jsq.factory;/*** @author lz* @create 2023-09-11 9:18*/import com.lz.jsq.jk.Calculator;/*** 创建一个用于生成计算器实例的抽象工厂*/
public interface CalculatorFactory {Calculator createCalculator();
}

6.创建具体的工厂类 AdditionFactory, SubtractionFactory, MultiplicationFactory 和 DivisionFactory 来生产相应的计算器实例

6.1加法工厂

package com.lz.jsq.factory;import com.lz.jsq.jjcc.Addition;
import com.lz.jsq.jk.Calculator;/*** @author lz* @create 2023-09-11 9:21*/
public class AdditionFactory implements CalculatorFactory {@Overridepublic Calculator createCalculator() {return new Addition();}
}

6.2减法工厂

package com.lz.jsq.factory;import com.lz.jsq.jjcc.Subtraction;
import com.lz.jsq.jk.Calculator;/*** @author lz* @create 2023-09-11 9:21*/
public class SubtractionFactory implements CalculatorFactory {@Overridepublic Calculator createCalculator() {return new Subtraction();}
}

6.3乘法工厂

package com.lz.jsq.factory;import com.lz.jsq.jjcc.Multiplication;
import com.lz.jsq.jk.Calculator;/*** @author lz* @create 2023-09-11 9:21*/
public class MultiplicationFactory implements CalculatorFactory {@Overridepublic Calculator createCalculator() {return new Multiplication();}
}

6.4除法工厂

package com.lz.jsq.factory;import com.lz.jsq.jjcc.Division;
import com.lz.jsq.jk.Calculator;/*** @author lz* @create 2023-09-11 9:21*/
public class DivisionFactory implements CalculatorFactory {@Overridepublic Calculator createCalculator() {return new Division();}
}

7.创建一个 CalculatorApp 类，它将使用 CalculatorFactory 来生成所需类型的 Calculator 实例

package com.lz.jsq.test;import com.lz.jsq.factory.*;
import com.lz.jsq.jk.Calculator;import java.util.Scanner;public class CalculatorApp {private CalculatorFactory calculatorFactory;public CalculatorApp(CalculatorFactory calculatorFactory) {this.calculatorFactory = calculatorFactory;}public double calculate(Calculator calculator, double firstNumber, double secondNumber) {return calculator.calculate(firstNumber, secondNumber);}public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);boolean shouldContinue = true;while (shouldContinue) {System.out.println("请选择要使用的计算器类型：");System.out.println("1. 加法");System.out.println("2. 减法");System.out.println("3. 乘法");System.out.println("4. 除法");CalculatorFactory calculatorFactory = null;int choice = scanner.nextInt();boolean isValidOption = true;switch (choice) {case 1:calculatorFactory = new AdditionFactory();break;case 2:calculatorFactory = new SubtractionFactory();break;case 3:calculatorFactory = new MultiplicationFactory();break;case 4:calculatorFactory = new DivisionFactory();break;default:System.out.println("无效的选项");isValidOption = false;}if (isValidOption) {boolean innerLoopShouldContinue = true;while (innerLoopShouldContinue) {System.out.print("请输入第一个数: ");double firstNumber = scanner.nextDouble();System.out.print("请输入第二个数: ");double secondNumber = scanner.nextDouble();CalculatorApp app = new CalculatorApp(calculatorFactory);double result = app.calculate(app.calculatorFactory.createCalculator(), firstNumber, secondNumber);System.out.println("结果为：" + result);System.out.print("是否要继续计算？输入 0 以退出当前运算，输入其他任意数字以继续：");int continueChoice = scanner.nextInt();if (continueChoice == 0) {innerLoopShouldContinue = false;}}}System.out.print("是否要继续选择运算类型？输入 0 以退出程序，输入其他任意数字以继续：");int mainContinueChoice = scanner.nextInt();if (mainContinueChoice == 0) {shouldContinue = false;}}scanner.close();}
}

8.展示效果图


http://www.ppmy.cn/news/1103730.html

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