Design Patterns 筆記 - Simple Factory Pattern 簡單工廠

初學Design Pattern，如有謬誤或超級大錯還請指教。

如不知道什麼是 Design Patterns，可先閱覽一下這篇：Design Patterns 筆記 - Overview
想知道其他種 Design Patterns，請看這篇：Design Patterns 筆記 - Categories 分類條列

另外，如果不懂Java的介面，可以參考這一篇：JAVA - 什麼是介面?
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前述：

以下內容主要從 tutorialspoint 的 Design Patterns - Factory Pattern 翻譯而來。
在網站上只有單純寫 Factory Pattern，但依王者歸來：品味Java的21種設計模式中，
此篇應該是 Simple Factory Pattern 簡單工廠，嚴格而言不是標準的 Design Pattern，
在GoF中的著作沒有。(非 Factory Method 也不是 Abstract Factory)

另外，tutorialspoint 居然沒有Factory Method....之後我應該會找其他資料，再寫一篇

概念 :

工廠模式 (Factory pattern) 是Java中最常使用的design pattern之一。
這個pattern是由建立型模式 (Creational Patterns)中而來，建立物件時最好的方式之一。

使用 Factory pattern ，我們不用暴露程式的創造邏輯(封裝化)就能讓使用者(客戶)創造物件。
並讓客戶用一個相同的介面來操作這些物件。

實作範例 :

我們先創造一個形狀(shape)的介面和一些實作此介面的類別。
再來定義一個工廠類別(ShapeFactory)。

運作的主程式(FactoryPatternDemo)會使用工廠類別(ShapeFactory)來取得形狀(shape)的物件。
主程式會傳遞資訊(CIRCLE 圓圈/ RECTANGLE 矩形 / SQUARE 正方型)給工廠類別(ShapeFactory)，以取得它所需的物件。

請看下圖的UML圖。(如果看不懂，請查詢 class diagram。)

Step 1

創造一個介面(interface)。
有一個尚未被實作的函式 draw()。

Shape.java

public interface Shape {
   void draw();
}

Step 2

創造實作(implements)上述介面的三個類別。
實作draw()，輸出不同的訊息而已。

Rectangle.java

public class Rectangle implements Shape {

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

Square.java

public class Square implements Shape {

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}

Circle.java

public class Circle implements Shape {

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

Step 3

一個能依照所給訊息(shapeType)產生物件的工廠。
並會回傳不同的物件形式。

ShapeFactory.java

public class ShapeFactory {
 
   //use getShape method to get object of type shape 
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }  
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
         return new Square();
      }
      return null;
   }
}

Step 4

這是主程式(main function)。
傳遞資訊給 Factory，得到想要的實際物件。

FactoryPatternDemo.java

public class FactoryPatternDemo {

   public static void main(String[] args) {
      ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();

      //get an object of Circle and call its draw method.
      Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");

      //call draw method of Circle
      shape1.draw();

      //get an object of Rectangle and call its draw method.
      Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");

      //call draw method of Rectangle
      shape2.draw();

      //get an object of Square and call its draw method.
      Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");

      //call draw method of circle
      shape3.draw();
   }
}

Step 5

確認執行結果

Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.

額外補充：靜態工廠 static Factory

根據書上講法，使用簡單工廠時，通常不用建立工廠類別的實例，沒有建立實例的必要。
把簡單工廠視為一個工具類別，直接用靜態方法(static)即可! (只有一個物件，不用再new() )

因為簡單工廠常為靜態的，也被稱為靜態工廠! 若要防止用戶隨意創造工廠物件，也能把工廠的constructor 設為 private。

如果是靜態工廠的話，程式碼應該會像這樣~ (請跟上面比較)

FactoryPatternDemo.java 裡面把 getShape 宣告為 private 和 static

ShapeFactory.java 裡面就不需要 ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();
應可直接使用shapeFactory.getShape

小結：

使用者只須跟"工廠 Factory "溝通，不必花心思了解複雜的原始程式，
只需理解工廠(ShapeFactory)的操作模式，就可以輕鬆使用這些物件。

而程式開發者可以將成是實作的部分包裝起來。
在 main function中，就算使用者完全看不到圓形、矩形、正方型類別，
或是看不到ShapeFactory.java 的內部程式碼，也不會造成用戶不能使用這些物件!
所以可以將這些程式碼封裝起來！

延伸閱讀：

1. Design Patterns 筆記 - Overview
2. Design Patterns 筆記 - Categories 分類條列 (其他Design Pattern 介紹)

Reference:

1. tutorialspoint
2. 王者歸來：品味Java的21種設計模式


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