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工厂模式

简介

在[PHP设计模式(七):设计模式分类][2]中我们提到过创建设计模式(Creation
patterns),创建设计模式专注于设计对象(Object)和实例(Instance)的创建过程。
创建设计模式包括下面五种设计模式:

  1. 抽象工厂设计模式(Abstract Factory)

  2. 生成器模式(Builder)

  3. 工厂设计模式(Factory Method)

  4. 原型设计模式(Prototype Method)

  5. 单例设计模式(Singleton)

当程序逐渐扩展的时候,需要更多的新对象,新对象的创建不应该依赖于创建者,换句话说,新对象的创建过程,不应该依赖调用创建函数的对象。为了减少冗余,增加拓展性,工厂模式就是一种创建新对象时使用的设计模式。

工厂模式

工厂模式,也是五种设计模式中唯一的类的设计模式(Class patterns),即在类中就能实现的设计模式。
听起来挺抽象?对比原型设计模式,这是一种对象设计模式(Object patterns),通过对象的__clone()方法来实现的设计模式。
在工厂模式中,新创建的对象/产品并不依赖于生产它的对象/工厂,新对象和调用者之间是低耦合状态。通常调用者和工厂交互,由工厂来生成新对象,新对象只和工厂有关。

何时使用工厂模式?

简单来说,当需求对类的个数不明确的时候,可以使用工厂模式,如:
你需要创建一个在线博物馆,但你并不确切的知道究竟有多少文物,你不可能无限的增加新的文物类,同时对于损毁的文物,你不可能无限的去清理这些类。
反过来说,如果你确切的知道类的总量,那么你就没有必要使用工程模式,直接通过继承的方式就能实现好的设计。

Example

还是使用我们惯用的鲸鱼和鲤鱼的例子,现在我们想实现一个海洋馆,目前我们并不确定究竟有多少海洋生物。
先是一个抽象的工厂类:

<?php
abstract class Factory {
  protected abstract function create();
  public function factoryStart() {
    return $this->create();
  }
}
?>

然后是两个工厂:鲸鱼工厂和鲤鱼工厂

<?php
class WhaleFactory extends Factory {
  protected function create() {
    $whale = new Whale();
    return $whale->create();
  }
}
class CarpFactory extends Factory {
  protected function create() {
    $carp = new Carp();
    return $carp->create();
  }
}
?>

然后是抽象的动物接口:

<?php
interface Animal {
  public function create();
}
?>

然后是具体的动物类:鲸鱼类和鲤鱼类

<?php
class Whale implements Animal {
  private $name;
  public function create() {
    $this->name = "Whale";
    return $this->name . " is created.\n";
  }
}
class Carp implements Animal {
  private $name;
  public function create() {
    $this->name = "Carp";
    return $this->name . " is created.\n";
  }
}
?>

下面给出使用工厂创建鲸鱼和鲤鱼的代码:

<?php
$whaleFactory = new WhaleFactory();
echo $whaleFactory->factoryStart();
$carpFactory = new CarpFactory();
echo $carpFactory->factoryStart();
?>

运行一下:

Whale is created.
Carp is created.

到这里你是不是觉得,其实直接生成两个类就行了,何必搞这么复杂?别着急,好戏在后面。

修改类的方法

由于Interface的限制,修改类的方法被限定在了create()方法中,因此可以避免偷懒的程序员新增加的不合理函数。
简单修改一下:

<?php
class Whale implements Animal {
  private $name;
  public function create() {
    $this->name = "Whale";
    return $this->name . " is created. Whale eats fish.\n";
  }
}
class Carp implements Animal {
  private $name;
  public function create() {
    $this->name = "Carp";
    return $this->name . " is created. Carp eats moss.\n";
  }
}
?>

由于对象是由工厂造出来的,外部不可能直接调用或者修改类的实现,类的修改被限定在了类的对外接口上。这样的架构易于扩展。

一个工厂

工厂模式的灵活,在于可以只拥有一个工厂,却能生产多个类/产品。
修改我们的抽象工厂,给create()方法增加animal接口:

<?php
abstract class Factory {
  protected abstract function create(Animal $animal);
  public function factoryStart($animal) {
    return $this->create($animal);
  }
}
?>

然后合并之前的鲸鱼工厂和鲤鱼工厂:

<?php
class AnimalFactory extends Factory {
  protected function create(Animal $animal) {
    return $animal->create();
  }
}
?>

修改使用工厂创建鲸鱼和鲤鱼的代码:

<?php
$animalFactory = new AnimalFactory();
echo $animalFactory->factoryStart(new Whale());
echo $animalFactory->factoryStart(new Carp());
?>

运行一下:

Whale is created. Whale eats fish.
Carp is created. Carp eats moss.

鲸鱼类和鲤鱼类源源不断的从一个工厂中被创建出来了。通过这种设计模式,类的创建过程统一通过一个接口来实现,接口外部并不需要关心类是如何被创建出来的,而接口内部实现也得到了很好的拓展性。

总结

本文介绍了工厂设计模式,使用这种设计模式,可以让你通过一个或多个工厂的接口,创建无数新类,调用任意类的方法。由于接口严格定义了新类/产品的形态,因此在维护和
拓展的时候,可以省去不少力气。

我知道是不会有人点的,但万一有人想不开呢?