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工厂模式家族 | Flutter 设计模式

在围绕设计模式的话题中,工厂这个词频繁出现,从 简单工厂 模式到 工厂方法 模式,再到 抽象工厂 模式。工厂名称含义是制造产品的工业场所,应用在面向对象中,顺理成章地成为了比较典型的创建型模式。

图源:https://media2.giphy.com/media/3ohjUKYWSqORcgIIsE/giphy.gif

“从形式上讲,工厂可以是一个返回我们想要对象的一个方法 / 函数,即可以作为构造函数的一种抽象。

本文将会带领大家使用 Dart 理解它们的各自的实现和它们之间的关系。

简单工厂 & factory 关键字

简单工厂模式 不在 23 种 GOF 设计模式中,却是我们最常使用的一种编程方式。其中主要涉及到一个特殊的方法,专门用来提供我们想要的实例对象 (对象工厂),我们可以将这个方法放到一个单独的类 SimpleFactory 中,如下:

class SimpleFactory {

  /// 工厂方法
  static Product createProduct(int type) {
    if (type == 1) {
      return ConcreteProduct1();
    }
    if (type == 2) {
      return ConcreteProduct2();
    }
    return ConcreteProduct();
  }
}

我们认为该方法要创建的对象同属一个 Product 类 (抽象类),并通过参数 type 指定要创建具体的对象类型。Dart 不支持 interface 关键词,但我们可以使用 abstract 以抽象类的方式定义接口, 然后各个具体的类型继承实现它即可:

/// 抽象类
abstract class Product {
  String? name;
}

/// 实现类
class ConcreteProduct implements Product {
  @override
  String? name = 'ConcreteProduct';
}

/// 实现类 1
class ConcreteProduct1 implements Product {
  @override
  String? name = 'ConcreteProduct1';
}

/// 实现类 2
class ConcreteProduct2 implements Product {
  @override
  String? name = 'ConcreteProduct2';
}

当我们想要在代码中获取对应的类型对象时,只需要通过这个方法传入想要的类型值即可, 我们不必关心生产如何被生产以及哪个对象被选择的具体逻辑:

void main() {
  final Product product = SimpleFactory.createProduct(1);
  print(product.name); // ConcreteProduct1
}

这就是 简单工厂模式。说到这里,就不得不提到 Dart 中特有的 factory 关键词了。

factory 关键词 可以用来修饰 Dart 类的构造函数,意为 工厂构造函数,它能够让 的构造函数天然具有工厂的功能,使用方式如下:


class Product {
  /// 工厂构造函数(修饰 create 构造函数)
  factory Product.createFactory(int type) {
    if (type == 1) {
      return Product.product1;
    } else if (type == 2) {
      return Product._concrete2();
    }
    return Product._concrete();
  }

  /// 命名构造函数
  Product._concrete() : name = 'concrete';

  /// 命名构造函数 1
  Product._concrete1() : name = 'concrete1';

  /// 命名构造函数 2
  Product._concrete2() : name = 'concrete2';

  String name;
}

factory 修饰的构造函数需要返回一个当前类的对象实例, 我们可以根据参数调用对应的构造函数,返回对应的对象实例。

void main() {
  Product product = Product.createFactory(1);
  print(product.name); // concrete1
}

此外,工厂构造函数也并不要求我们每次都必须生成新的对象, 我们也可以在类中预先定义一些对象供工厂构造函数使用, 这样每次在使用同样的参数构建对象时,返回的会是同一个对象, 在 [单例模式] 的章节中我们已经介绍过:

class Product {
  /// 工厂构造函数
  factory Product.create(int type) {
    if (type == 1) {
      return product1;
    } else if (type == 2) {
      return product2();
    }
    return Product._concrete();
  }

  static final Product product1 = Product._concrete1();
  static final Product product2 = Product._concrete2();
}

factory 除了可以修饰命名构造函数外,也可以修饰默认的非命名构造函数,

class Product {
  factory Product(int type) {
    return Product._concrete();
  }

  String? name;
}

到这里为止,工厂构造函数的一个缺点已经凸显了出来,即使用者并不能直观地感觉到自己正在使用的是工厂函数。工厂构造函数的使用方法和普通构造函数没有区别,但这个构造函数生产的实例相当于是一种单例:

void main() {
  Product product = Product(1);
  print(product.name); // concrete1
}

这样的用法很容易造成使用者的困扰,因此,我们应当尽量使用特定的命名构造函数 作为工厂构造函数(如上面示例中的 createFactory)。

工厂方法模式

工厂方法模式同样也是我们编程中最常用到的一种手段。

抽象工厂 UML,图源:refactoring.guru

在简单工厂中,它主要服务的对象是客户,而 工厂方法 的使用者与工厂本身的类并不相干, 工厂方法模式主要服务自身的父类,如下的 ProductFactory(类比 UML 中的 Creator):

/// 抽象工厂
abstract class ProductFactory {
  /// 抽象工厂方法
  Product factoryMethod();

  /// 业务代码
  void dosomthing() {
    Product product = factoryMethod();
    print(product.name);
  }
}

ProductFactory 类中,工厂方法 factoryMethod 是抽象方法, 每个子类都必须重写这个方法并返回对应不同的 Product 对象, 在 dosomthing() 方法被调用时,就可以根据返回的对象做出不同的响应。具体使用方法如下:

/// 具体工厂
class ProductFactory1 extends ProductFactory {

  /// 具体工厂方法1
  @override
  Product factoryMethod() {
    return ConcreteProduct1();
  }
}

class ProductFactory2 extends ProductFactory {
  /// 具体工厂方法2
  @override
  Product factoryMethod() {
    return ConcreteProduct2();
  }
}

/// 使用
main() {
  ProductFactory product = ProductFactory1();
  product.dosomthing(); // ConcreteProduct1
}

在 Flutter 中,抽象方法有一个非常实用的应用场景。我们在使用 Flutter 开发多端应用时通常需要考虑到多平台的适配,即在多个平台中,同样的操作有时会产生不同的结果/样式,我们可以将这些不同结果/样式生成的逻辑放在工厂方法中。

如下,我们定义一个 DialogFacory,用作生成不同样式 Dialog 的工厂:

abstract class DialogFacory {
  Widget createDialog(BuildContext context);

  Future<void> show(BuildContext context) async {
    final dialog = createDialog(context);
    return showDialog<void>(
      context: context,
      builder: (_) {
        return dialog;
      },
    );
  }
}

然后,针对 Android 和 iOS 两个平台,就可以创建两个不同样式的 Dialog 了:

/// Android 平台
class AndroidAlertDialog extends DialogFactory {

  @override
  Widget createDialog(BuildContext context) {
    return AlertDialog(
      title: Text(getTitle()),
      content: const Text('This is the material-style alert dialog!'),
      actions: <Widget>[
        TextButton(
          onPressed: () {
            Navigator.of(context).pop();
          },
          child: const Text('Close'),
        ),
      ],
    );
  }
}
/// iOS 平台
class IOSAlertDialog extends DialogFactory {

  @override
  Widget createDialog(BuildContext context) {
    return CupertinoAlertDialog(
      title: Text(getTitle()),
      content: const Text('This is the cupertino-style alert dialog!'),
      actions: <Widget>[
        CupertinoButton(
          onPressed: () {
            Navigator.of(context).pop();
          },
          child: const Text('Close'),
        ),
      ],
    );
  }
}

现在,我们就可以像这样使用对应的 Dialog 了:

Future _showCustomDialog(BuildContext context) async {
  final dialog = AndroidAlertDialog();
  // final dialog = IOSAlertDialog();
  await selectedDialog.show(context);
}

抽象工厂

抽象工厂模式,相较于 简单工厂工厂方法 最大的不同是:这两种模式只生产一种对象,而抽象工厂生产的是一系列对象 (对象族),而且生成的这一系列对象一定存在某种联系。比如 Apple 会生产 手机、平板 等多个产品,这些产品都属于 Apple 这个品牌。

如下面这个抽象的工厂类:

abstract class ElectronicProductFactory {
  Product createComputer();

  Product createMobile();

  Product createPad();

  // ...
}

对于 Apple 来说,我就是生产这类电子产品的工厂,于是可以继承这个类,实现其中的方法生产各类产品:

class Apple extends ElectronicProductFactory {

  @override
  Product createComputer() {
    return Mac();
  }

  @override
  Product createMobile() {
    return IPhone();
  }

  @override
  Product createPad() {
    return IPad();
  }

  // ...
}

同样地,对于华为、小米等电子产品厂商也可以使用相同的方式表示,这就是抽象工厂模式。

在开发 Flutter 应用中,我们也可以充分利用抽象工厂模式做切合应用的适配,我们可以定义如下这个抽象工厂,用于生产 widget:

abstract class IWidgetsFactory {

  Widget createButton(BuildContext context);

  Widget createDialog(BuildContext context);

  // ...
}

我们的应用通常需要针对各个平台展示不同风格的 widget。因此针对每一个平台,我们都可以实现对应的实现工厂,如下:

/// Material 风格组件工厂
class MaterialWidgetsFactory extends IWidgetsFactory {
  @override
  Widget createButton(
      BuildContext context, VoidCallback? onPressed, String text) {
    return ElevatedButton(
      child: Text(text),
      onPressed: onPressed,
    );
  }

  @override
  Widget createDialog(BuildContext context, String title, String content) {
    return AlertDialog(title: Text(title), content: Text(content));
  }

  /// ...
}

/// Cupertino 风格组件工厂
class CupertinoWidgetsFactory extends IWidgetsFactory {
  @override
  Widget createButton(
    BuildContext context,
    VoidCallback? onPressed,
    String text,
  ) {
    return CupertinoButton(
      child: Text(text),
      onPressed: onPressed,
    );
  }

  @override
  Widget createDialog(BuildContext context, String title, String content) {
    return CupertinoAlertDialog(
      title: Text(title),
      content: Text(content),
    );
  }

  // ...
}

这样,在 Android 平台上我们使用 MaterialWidgetsFactory,在 iOS 平台上使用 CupertinoWidgetsFactory,就能使用对应平台的 widget,想要适配更多平台只需要再继承 IWidgetsFactory 实现对应平台的工厂类即可。

至此,我们可以发现,作为创建型模式,这三类工厂模式主要工作就是以不同的方式创建对象,但他们各有特点:简单工厂模式抽象的是 生产对象,工厂方法模式抽象的是 类方法,工厂方法模式抽象的则是 生产对象的工厂,如何使用就见仁见智了。


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