• JS 设计模式之抽象工厂模式(创建型)


    工厂模式·抽象工厂——理解“开放封闭”

    上一节提到工厂模式中的简单工厂,这节开始理解抽象工厂。

    1、从一个不简单的简单工厂开始

    在实际的业务中,我们往往面对的复杂度并非数个类、一个工厂可以解决,而是需要动用多个工厂。

    我们来看一个简单工厂函数:

    function Factory(name, age, career) {
      let work
      switch (career) {
        case 'coder':
          work = ['写代码', '修Bug']
          break
        case 'product manager':
          work = ['写PRD', '催更']
          break
        case 'boss':
          work = ['喝茶', '看报']
        case 'xxx':
          // 其它工种的职责分配
        ...
    
        return new User(name, age, career, work)
      }
    

    乍一看没什么问题,但是经不起推敲呀。

    首先,我们把 Boss 这个角色和普通员工塞进了一个工厂。
    我们知道,Boss 和基层员工在职能上是有差别的,例如权限。
    有一些系统,比如员工绩效评估的打分入口,就只有 Boss 点得进去,除此之外还有许多操作只有 Boss 可执行,因此我们需要对 Boss 的对象进行单独的逻辑处理。

    怎么处理?去修改 Factory 的函数体、增加 Boss 相关的判断和处理逻辑吗?

    单从功能实现上来说,没问题。

    但这么做其实是在挖坑——因为公司不仅仅只有这两类人,还有外包同学、保安等,他们的权限、职能也和基层员工不一样。
    如果延续这个思路,每考虑到一个新的员工群体,就回去修改一次 Factory 的函数体,这样做糟糕透了——没有遵守开放封闭原则。

    开放封闭原则的内容:对拓展开放,对修改封闭

    开放封闭原则说得更准确点,就是软件实体(类、模块、函数)可以扩展,但是不可修改。以上对 Boss 单独逻辑处理就错在我们不是在拓展,而是在修改。

    2、抽象工厂模式

    先来看这么一个示例:

    我们知道手机的基本组成是操作系统(OS)和硬件(HardWare)。
    如果我要开一个手机工厂,那需要准备好操作系统和硬件,才能实现手机的量产。
    现在我还不知道下一个生产线要生产一台什么样的手机,只知道要有这两部分组成,所以可以用一个抽象类来约定住这台手机的组成:

    class MobilePhoneFactory {
      // 提供操作系统的接口
      createOS() {
        throw new Error("抽象工厂方法不允许直接调用,你需要将我重写!");
      }
      // 提供硬件的接口
      createHardWare() {
        throw new Error("抽象工厂方法不允许直接调用,你需要将我重写!");
      }
    }
    

    上面这个类,除了约定手机流水线的通用能力之外,啥也不干。
    如果你尝试让它干点啥,比如 new 一个 MobilePhoneFactory 实例,并尝试调用它的实例方法,它还报错,并提醒你“阿 Sir,我不是让你拿去 new 一个实例的,我就是个定规矩的”。

    在抽象工厂模式里,上面这个类就是我们食物链顶端最大的 Boss——AbstractFactory(抽象工厂)。
    抽象工厂不干活,具体工厂(ConcreteFactory)来干活!

    当我们明确了生产方案,明确某一条手机生产流水线具体要生产什么样的手机了之后,就可以化抽象为具体。
    比如我现在想要一个专门生产 Android 系统 + 高通硬件的手机的生产线,并给手机型号起名叫 UPhone,那我就可以为 UPhone 定制一个具体工厂:

    // 具体工厂继承自抽象工厂
    class UPhoneFactory extends MobilePhoneFactory {
      createOS() {
        // 提供安卓系统实例
        return new AndroidOS();
      }
      createHardWare() {
        // 提供高通硬件实例
        return new QualcommHardWare();
      }
    }
    

    这里我们在提供安卓系统的时候,调用了两个构造函数:AndroidOS 和 QualcommHardWare,它们分别用于生成具体的操作系统和硬件实例。
    像这种被我们拿来用于 new 出具体对象的类,叫做具体产品类(ConcreteProduct)。

    具体产品类往往不会孤立存在,不同的具体产品类往往有着共同的功能。
    比如安卓系统类和苹果系统类,它们都是操作系统,都有着可以操控手机硬件系统这样一个最基本的功能。
    因此我们可以用一个抽象产品(AbstractProduct)类来声明这一类产品应该具有的基本功能:

    // 定义操作系统这类产品的抽象产品类
    class OS {
      controlHardWare() {
        throw new Error('抽象产品方法不允许直接调用,你需要将我重写!');
      }
    }
    
    // 定义具体操作系统的具体产品类
    class AndroidOS extends OS {
      controlHardWare() {
        console.log('我会用安卓的方式去操作硬件')
      }
    }
    
    class AppleOS extends OS {
      controlHardWare() {
        console.log('我会用苹果的方式去操作硬件')
      }
    }
    ...
    

    硬件类产品同理:

    // 定义手机硬件这类产品的抽象产品类
    class HardWare {
      // 手机硬件的共性方法,这里提取了“根据命令运转”这个共性
      operateByOrder() {
        throw new Error('抽象产品方法不允许直接调用,你需要将我重写!');
      }
    }
    
    // 定义具体硬件的具体产品类
    class QualcommHardWare extends HardWare {
      operateByOrder() {
        console.log('我会用高通的方式去运转')
      }
    }
    
    class MiWare extends HardWare {
      operateByOrder() {
        console.log('我会用小米的方式去运转')
      }
    }
    ...
    

    这样一来,当我们需要生产一台 UPhone 手机时,我们只需要这样做:

    // 这是我的手机
    const myPhone = new UPhoneFactory();
    // 让它拥有操作系统
    const myOS = myPhone.createOS();
    // 让它拥有硬件
    const myHardWare = myPhone.createHardWare();
    // 启动操作系统 (输出‘我会用安卓的方式去操作硬件’)
    myOS.controlHardWare();
    // 唤醒硬件 (输出‘我会用高通的方式去运转’)
    myHardWare.operateByOrder();
    

    假如有一天,Uphone 过气了,我们就不需要对抽象工厂 MobilePhoneFactory 做任何修改,只需要拓展它的种类:

    class UPhoneFactory extends MobilePhoneFactory {
      createOS() {
        // 操作系统实现代码
      }
      createHardWare() {
        // 硬件实现代码
      }
    }
    

    这个操作对原有的系统不会造成任何潜在影响,所谓的“对拓展开放,对修改封闭”就这么圆满实现了。

    3、总结

    回头对比一下简单工厂和抽象工厂的思路,可以知道:

    相同点在于二者都尝试去分离一个系统中变与不变的部分。

    不同点在于场景的复杂度:
    在简单工厂的使用场景里,处理的对象是类,并且是一些非常好对付的类——它们的共性容易抽离,同时因为逻辑本身比较简单,故而不苛求代码可扩展性。
    抽象工厂本质上处理的其实也是类,但是是一帮非常棘手、繁杂的类,这些类中不仅能划分出门派,还能划分出等级,同时存在着千变万化的扩展可能性——这使得我们必须对共性作更特别的处理、使用抽象类去降低扩展的成本,同时需要对类的性质作划分,于是有了这样的四个关键角色:

    ① 抽象工厂(抽象类,不能被用于生成具体实例)

    用于声明最终目标产品的共性。
    在一个系统里,抽象工厂可以有多个,每个抽象工厂对应的这类产品,被称为“产品族”。

    ② 具体工厂(用于生成产品族里的一个具体的产品)

    继承自抽象工厂、实现了抽象工厂里声明的那些方法,用于创建具体产品的类。

    ③ 抽象产品(抽象类,不能被用于生成具体实例)

    上面我们看到,具体工厂里实现的接口,会依赖一些类,这些类对应到各种各样的具体的细粒度产品(比如操作系统、硬件等),这些具体产品类的共性各自抽离,便对应到了各自的抽象产品类。

    ④ 具体产品(用于生成产品族中的一个具体产品所依赖的更细粒度产品)

    比如我们上文中具体的一种操作系统、或具体的一种硬件等。
    抽象工厂模式的定义,是围绕一个超级工厂创建其他工厂。
    抽象工厂目前来说在 JS 世界里也应用得并不广泛,所以大家不必拘泥于细节,只需留意以下三点:

    • 学会用 ES6 模拟 JAVA 中的抽象类;
    • 了解抽象工厂模式中四个角色的定位与作用;
    • 对“开放封闭原则”形成自己的理解,知道它好在哪,知道执行它的必要性。
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