设计模式 | 简单工厂模式
按理说应该把书全都看完一遍，再开始写博客比较科学，会有比较全面的认识。
但是既然都决定要按规律更新博客了，只能看完一个设计模式写一篇了。
也算是逼自己思考了，不是看完就过，至少得把代码自己都敲一遍。
刚开始可能写的比较浅显，更像是读书笔记，只能未来回来完善了。
废话啰嗦到这，开始正题。
文章是以一个面试中，面试官要求写一个计算器开头的。
巧的是，在之前的一次面试中，刚好面试官也问了这个问题，当时我并不能给出令人满意的答案，只恨没有早点学习设计模式啊。
代码不光是要完成功能就完事了，还要考虑健壮性、复用性、可扩展性等等。
学习设计模式的意义也在于此，帮助我们写出更加优雅的代码。
那么回到之前的问题，如果现在要你写一个计算器的程序，你会怎么写呢？
我的第一反应和书中的菜鸟一样，特别还是在面试中，时间紧迫，当然是把功能完成了就OK，为什么要考虑那么复杂，写一个方法直接搞定：
（这里为了代码的简洁性，暂时不考虑用户不按规范输入，除零、浮点失精这种健壮性问题。）
1 package designpattern.staticfactorymethod; 2 import java.util.Scanner; 3 public class Calculator { 4 public static void main(String[] args) { 5 Scanner scanner = new Scanner(System.in); 6 System.out.println("请输入一个数字"); 7 double num1 = scanner.nextDouble(); 8 System.out.println("请输入一个运算符：+、-、*、/"); 9 String operator = scanner.next();// 不能用nextLine()，会把上一个回车给吸收 10 System.out.println("请输入一个数字"); 11 double num2 = scanner.nextDouble(); 12 switch (operator) { 13 case "+": 14 System.out.println(num1 + num2); 15 break; 16 case "-": 17 System.out.println(num1 - num2); 18 break; 19 case "*": 20 System.out.println(num1 * num2); 21 break; 22 case "/": 23 System.out.println(num1 / num2); 24 break; 25 default: 26 break; 27 } 28 scanner.close(); 29 } 30 }
最多把计算的方法单拉出来：
package designpattern.staticfactorymethod; import java.util.Scanner; public class Calculator2 { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); System.out.println("请输入一个数字"); double num1 = scanner.nextDouble(); System.out.println("请输入一个运算符：+、-、*、/"); String operator = scanner.next();// 不能用nextLine()，会把上一个回车给吸收 System.out.println("请输入一个数字"); double num2 = scanner.nextDouble(); switch (operator) { case "+": System.out.println(plus(num1, num2)); break; case "-": System.out.println(minus(num1, num2)); break; case "*": System.out.println(multiply(num1, num2)); break; case "/": System.out.println(divide(num1, num2)); break; default: break; } scanner.close(); } static double plus(double num1, double num2) { return num1 + num2; } static double minus(double num1, double num2) { return num1 - num2; } static double multiply(double num1, double num2) { return num1 * num2; } static double divide(double num1, double num2) { return num1 / num2; } }
这样虽然运算方法可以复用，但是显示和运算放在一起，你说它是个工具类吧，也不是，显得有些不伦不类。
要我来改，我最多把运算方法单拉成一个工具类，就结束了：
package designpattern.staticfactorymethod; public class CalculatorUtil { static double plus(double num1, double num2) { return num1 + num2; } static double minus(double num1, double num2) { return num1 - num2; } static double multiply(double num1, double num2) { return num1 * num2; } static double divide(double num1, double num2) { return num1 / num2; } }
我发现自己用java写了这么长时间的代码，好歹是个面向对象的语言，但是封装用的很熟练，但是继承和多态几乎就没有用过。
虽然《Thinking In Java》的作者说不能滥用继承：
但是完全不用也是有问题的。
书中写的例子对我蛮有启发的。
假如我需要增加一个运算开根（sqrt）运算，怎么办？
只能去改那个工具类，但是这会带来问题。
首先，你增加一个方法，要让之前已经写好的加减乘除方法一起参与编译，增加了你不小心影响到之前方法的风险。
其次，可能之前的方法含有敏感信息，你并没有权限看（这个问题我之前还真的从来没有思考过）
那应该怎么办？
自然是把所有的运算方法单独放在一个类里，这样就互相之间不影响，想新增直接新增类就可以了，不用看之前的代码。
第一反应是写成这样，只是单纯的写成单独的类：（为了方便显示，写成了内部类；同样为了简洁setter、getter我就不写了）
package designpattern.staticfactorymethod; import java.util.Scanner; public class Calculator3 { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); System.out.println("请输入一个数字"); double num1 = scanner.nextDouble(); System.out.println("请输入一个运算符：+、-、*、/"); String operator = scanner.next();// 不能用nextLine()，会把上一个回车给吸收 System.out.println("请输入一个数字"); double num2 = scanner.nextDouble(); Calculator3 calculator3 = new Calculator3(); switch (operator) { case "+": System.out.println(calculator3.new Plus(num1, num2).calculate()); break; case "-": System.out.println(calculator3.new Minus(num1, num2).calculate()); break; case "*": System.out.println(calculator3.new Multiply(num1, num2).calculate()); break; case "/": System.out.println(calculator3.new Divide(num1, num2).calculate()); break; default: break; } scanner.close(); } class Plus { double num1; double num2; Plus(double num1, double num2) { this.num1 = num1; this.num2 = num2; } double calculate() { return num1 + num2; } } class Minus { double num1; double num2; Minus(double num1, double num2) { this.num1 = num1; this.num2 = num2; } double calculate() { return num1 - num2; } } class Multiply { double num1; double num2; Multiply(double num1, double num2) { this.num1 = num1; this.num2 = num2; } double calculate() { return num1 * num2; } } class Divide { double num1; double num2; Divide(double num1, double num2) { this.num1 = num1; this.num2 = num2; } double calculate() { return num1 / num2; } } }
你会发现这几个类结构都是一模一样的，我几乎也是复制粘贴出来的，咱们是不是可以提取出一个共同的父类来？
package designpattern.staticfactorymethod; public abstract class Calculate { double num1; double num2; Calculate() { } Calculate(double num1, double num2) { this.num1 = num1; this.num2 = num2; } public abstract double calculate(); }
具体运算子类们：
package designpattern.staticfactorymethod; public class Plus extends Calculate { Plus() { } Plus(double num1, double num2) { super(num1, num2); } @Override public double calculate() { return num1 + num2; } }
package designpattern.staticfactorymethod; public class Minus extends Calculate { Minus() { } Minus(double num1, double num2) { super(num1, num2); } @Override public double calculate() { return num1 - num2; } }
package designpattern.staticfactorymethod; public class Multiply extends Calculate { Multiply() { } Multiply(double num1, double num2) { super(num1, num2); } @Override public double calculate() { return num1 * num2; } }
package designpattern.staticfactorymethod; public class Divide extends Calculate { Divide() { } Divide(double num1, double num2) { super(num1, num2); } @Override public double calculate() { return num1 / num2; } }
继承终于派上用场了，你会发现这样还是没办法使用父类，想要具体的运算还是得直接去实例化子类的对象，和提取父类之前没有什么区别。
接下来，终于，今天的主题要出场了，简单工厂设计模式。
先上一个百度百科解释：
简单工厂模式是属于创建型模式，又叫做静态工厂方法（Static Factory Method）模式，但不属于23种GOF设计模式之一。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式，可以理解为是不同工厂模式的一个特殊实现。
简单来说，它就是用来创建对象的，假设有那么一家神秘的工厂，什么都能生产，你只要对它说你想要什么，它就会给你生产出来，你并不需要关心，工厂内部具体是怎么生产的。像这样：
当然实际代码中，不能像上面这样天马行空，术业还是要有专攻的，比如一个工厂专门生产各种各样的女朋友，额。。
比如iphon的工厂专门生产各种型号的ipone。
把这个思想用到我们的程序中，我们需要一个工厂，接受一个参数，然后它就能返回相应的对象：
package designpattern.staticfactorymethod; public class CalculateFactory { public static Calculate create(String operate) { switch (operate) { case "+": return new Plus(); case "-": return new Minus(); case "*": return new Multiply(); case "/": return new Divide(); } return null; } }
前面的类都新增了一个默认的构造方法，就是为了这里用，我也思考过，可不可以用统一的带参数构造方法，但我看好像没有人这么写，肯定有它的道理，这里写下自己粗浅的理解，欢迎交流、指正：
工厂的任务只是生产对象，加上参数就相当于和业务搅在一起，变得很不灵活，今天你只想初始化汽车的品牌，明天你又想初始化汽车的颜色，这样，你汽车类、工厂类、调用工厂的类全要改，如果只是默认的构造方法的话，至少你的工厂类是不用改的。
接下来看调用的方法：
package designpattern.staticfactorymethod; import java.util.Scanner; public class Calculator4 { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); System.out.println("请输入一个数字"); double num1 = scanner.nextDouble(); System.out.println("请输入一个运算符：+、-、*、/"); String operator = scanner.next();// 不能用nextLine()，会把上一个回车给吸收 System.out.println("请输入一个数字"); double num2 = scanner.nextDouble(); Calculate calculate = CalculateFactory.create(operator); calculate.num1 = num1; calculate.num2 = num2; System.out.println(calculate.calculate()); scanner.close(); } }
这回多态也出场了，通过多态，统一用父类接受创建的具体子类，当需要增加运算方式时，只需要修改工厂类和具体的运算类，调用的地方不用变，降低了模块间的耦合性，提高了系统的灵活性。
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