Паттерн проектирования Factory

Статья из группы Java Developer
Привет, друг! Сегодня мы продолжим изучать с тобой паттерны проектирования. В этой лекции будем говорить о Фабрике. Обсудим с тобой, какую проблему решают с помощью данного шаблона, посмотрим на примере, как фабрика помогает открывать кофейню. А еще я я дам тебе 5 простых шагов для создания фабрики. Паттерн проектирования Factory - 1Чтобы быть со всеми на одной волне и легко улавливать суть, тебе должны быть знакомы такие темы:
  • Наследование в Java
  • Сужение и расширение ссылочных типов в Java
  • Взаимодействие между различными классами и объектами

Что такое Фабрика?

Шаблон проектирования Фабрика позволяет управлять созданием объектов. Процесс создания нового объекта не то чтобы прост, но и не слишком сложен. Все мы знаем, что для создания нового объекта необходимо использовать оператор new. И может показаться, что здесь нечем управлять, однако это не так. Сложности могут возникнуть, когда в нашем приложении есть некоторый класс, у которого есть множество наследников, и необходимо создавать экземпляр определенного класса в зависимости от некоторых условий. Фабрика — это шаблон проектирования, который помогает решить проблему создания различных объектов в зависимости от некоторых условий. Абстрактно, не правда ли? Больше конкретики и ясности появится, когда мы рассмотрим пример ниже.

Создаем различные виды кофе

Предположим, мы хотим автоматизировать кофейню. Нам необходимо научиться готовить различные виды кофе. Для этого в нашем приложении мы создадим класс кофе и его производные: американо, капучино, эспрессо, латте — те виды кофе, которые мы будем готовить. Начнем с общего кофейного класса:

public class Coffee {
    public void grindCoffee(){
        // перемалываем кофе
    }
    public void makeCoffee(){
        // делаем кофе
    }
    public void pourIntoCup(){
        // наливаем в чашку
    }
}
Далее создадим его наследников:

public class Americano extends Coffee {}
public class Cappuccino extends Coffee {}
public class CaffeLatte extends Coffee {}
public class Espresso extends Coffee {}
Наши клиенты будут заказывать какой-либо вид кофе, и эту информацию нужно передавать программе. Это можно сделать разными способами, например использовать String. Но лучше всего для этих целей подойдет enum. Создадим enum и определим в нем типы кофе, на которые мы принимаем заказы:

public enum CoffeeType {
    ESPRESSO,
    AMERICANO,
    CAFFE_LATTE,
    CAPPUCCINO
}
Отлично, теперь напишем код нашей кофейни:

public class CoffeeShop {
    
    public Coffee orderCoffee(CoffeeType type) {
        Coffee coffee = null;
        
        switch (type) {
            case AMERICANO:
                coffee = new Americano();
                break;
            case ESPRESSO:
                coffee = new Espresso();
                break;
            case CAPPUCCINO:
                coffee = new Cappucсino();
                break;
            case CAFFE_LATTE:
                coffee = new CaffeLatte();
                break;
        }

        coffee.grindCoffee();
        coffee.makeCoffee();
        coffee.pourIntoCup();

        System.out.println("Вот ваш кофе! Спасибо, приходите еще!");
        return coffee;
    }
}
Метод orderCoffee можно разделить на две составляющие:
  1. Создание конкретного экземпляра кофе в блоке switch-case. Именно здесь происходит то, что делает Фабрика — создание конкретного типа в зависимости от условий.
  2. Само приготовление — перемолка, приготовление и разлитие в чашку.
Что важно знать, если нужно будет вносить в метод изменения в будущем:
  1. Сам алгоритм приготовления (перемолка, приготовление и разлитие в чашку) останется неизменным (по крайней мере мы на это рассчитываем).
  2. А вот ассортимент кофе может измениться. Возможно, мы начнем готовить мока.. Мокка.. Моккачи… Господь с ним, новый вид кофе.
Мы уже сейчас можем предположить, что в будущем, с определенной долей вероятности, нам придется вносить изменения в метод, в блок switch-case. Также возможно, в нашей кофейне метод orderCoffee будет не единственным местом, в котором мы будем создавать различные виды кофе. Следовательно, вносить изменения придется в нескольких местах. Тебе уже наверняка понятно, к чему я клоню. Нам нужно рефакторить. Вынести блок, отвечающий за создание кофе, в отдельный класс по двум причинам:
  1. Мы сможем переиспользовать логику создания кофе в других местах.
  2. Если ассортимент изменится, нам не придется править код везде, где будет использоваться создание кофе. Достаточно будет изменить код только в одном месте.
Иными словами, пришло время запилить фабрику.

Пилим нашу первую фабрику

Для этого создадим новый класс, который будет отвечать только за создание нужных экземпляров классов кофе:

public class SimpleCoffeeFactory {
    public Coffee createCoffee (CoffeeType type) {
        Coffee coffee = null;

        switch (type) {
            case AMERICANO:
                coffee = new Americano();
                break;
            case ESPRESSO:
                coffee = new Espresso();
                break;
            case CAPPUCCINO:
                coffee = new Cappucino();
                break;
            case CAFFE_LATTE:
                coffee = new CaffeLatte();
                break;
        }
        
        return coffee;
    }
}
Поздравляю тебя! Мы только что реализовали шаблон проектирования Фабрика в самом его простейшем виде. Хотя все могло быть еще проще, если сделать метод createCoffee статичным. Но тогда мы потеряли бы две возможности:
  1. Наследоваться от SimpleCoffeeFactory и переопределять метод createCoffee.
  2. Внедрять нужную реализацию фабрики в наши классы.
Кстати о внедрении. Нам нужно вернуться в кофейню и внедрить нашу фабрику по созданию кофе.

Внедрение фабрики в кофейню

Перепишем класс нашей кофейни с использованием фабрики:

public class CoffeeShop {

    private final SimpleCoffeeFactory coffeeFactory;

    public CoffeeShop(SimpleCoffeeFactory coffeeFactory) {
        this.coffeeFactory = coffeeFactory;
    }

    public Coffee orderCoffee(CoffeeType type) {
        Coffee coffee = coffeeFactory.createCoffee(type);
        coffee.grindCoffee();
        coffee.makeCoffee();
        coffee.pourIntoCup();

        System.out.println("Вот ваш кофе! Спасибо, приходите еще!");
        return coffee;
    }
}
Отлично. Теперь схематично и лаконично попробуем описать структуру шаблона проектирования Фабрика.

5 шагов к открытию собственной фабрики

Шаг 1. У тебя в программе класс с несколькими потомками, как на картинке ниже: Паттерн проектирования Factory - 2Шаг 2. Ты создаешь enum, в котором определяешь enum-переменную для каждого класса-наследника:

    enum CatType {
        LION,
        TIGER,
        BARSIK
    }
Шаг 3. Ты строишь свою фабрику. Называешь её MyClassFactory, код ниже:

class CatFactory {}
Шаг 4. Ты создаешь в своей фабрике метод createMyClass, который принимает в себя переменную-enum MyClassType. Код ниже:

    class CatFactory {
        public Cat createCat(CatType type) {
            
        }
    }
Шаг 5. Ты пишешь в теле метода блок switch-case, в котором перебираешь все enum значения и создаешь экземпляр класса, соответствующий enum значению:

class CatFactory {
        public Cat createCat(CatType type) {
            Cat cat = null;
            
            switch (type) {
                case LION:
                    cat =  new Barsik();
                    break;
                case TIGER:
                    cat = new Tiger();
                    break;
                case BARSIK:
                    cat =  new Lion();
                    break;
            }
            
            return cat;
        }
    }
Like a boss. Паттерн проектирования Factory - 3

Как тренироваться

Читать — хорошо, писать код —еще лучше. Если в твоем имени четное количество букв, попробуй создать свою виртуальную пиццерию. Если в твоем имени нечетное количество букв, попробуй создать виртуальный суши-бар. Если ты безымянный — тебе повезло. Сегодня можешь отдыхать.
Комментарии (27)
ЧТОБЫ ПОСМОТРЕТЬ ВСЕ КОММЕНТАРИИ ИЛИ ОСТАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ,
ПЕРЕЙДИТЕ В ПОЛНУЮ ВЕРСИЮ
Anonymous #3090867 Уровень 1, Минск, Belarus
2 августа 2022
Вы на приколе case BARSIK: cat = new Lion(); break; }
Art09 Уровень 35, Пермь, Россия
25 мая 2022
У данного примера с кофе, мы все также не решаем проблему маштабирования. Если у нас появляется новый вид кофе, то нам нужно вносить изменения в 2 класса SimpleCoffeeFactory и CoffeeType. "Если ассортимент изменится, нам не придется править код везде, где будет использоваться создание кофе. Достаточно будет изменить код только в одном месте." - остается проблемой!!!
Руслан Уровень 22, Уральск
23 мая 2022
А как это дело запустить то? В мэйне мы же не можем создать экземпляр кофешоп... Статик сделать тоже не получается. Как вывести то в консоль что кофе готово?
Ян Уровень 41, Лида, Беларусь
8 января 2022

Хотя все могло быть еще проще, если сделать метод createCoffee статичным. 
Но тогда мы потеряли бы две возможности: 
1. Наследоваться от SimpleCoffeeFactory и переопределять метод createCoffee
.......
Почему не будет возможности наследоваться и тем более переопределять метод, если createCoffe будет с модификатором static?
alex Уровень 41, Россия
2 июня 2021
Использовать switch тоже не совсем хорошая практика. Это претензия не к автору, почему то во всех примерах используют case. Но это как-то не красиво, да и в реальных проектах я такого не встречал
Romanya Уровень 33, Иркутск, Россия
30 мая 2021
Статья класс! Спасибо автору.
Valua Sinicyn Уровень 41, Харьков, Украина
23 февраля 2021
Фабрика на человеческом.
Azat Уровень 41, Казань
15 сентября 2020
Интересно, как реализовать фабрику без свитча. Использовать свитч, насколько могу судить, не лучшая практика
Yaroslav Katrushka Уровень 18
7 августа 2020
Хорошая статья. Доступно и полезно
Sergey Уровень 1, Алматы
19 мая 2020
Разложено по полочкам. Очень понятно. Правильнее будет сказать, что это самое понятное объяснение данного паттерна из тех что я встречал. Все другие туториалы писали боги, которым с простым обывателем разговаривать западло. Хотя везде пишут, что если ты коту не можешь объяснить тему, значит ты ее сам не понимаешь. Ошибка (небольшая и не принципиальная): "Шаг 3. Ты строишь свою фабрику. Называешь её MyClassFactory, код ниже:". Скорее всего должно быть: "Шаг 3. Ты строишь свою фабрику. Называешь её CatFactory, код ниже:". Реальное большое спасибо!