디자인 패턴: AbstractFactory

안녕하세요! 오늘 우리는 계속해서 디자인 패턴을 연구하고 추상 팩토리 에 대해 이야기하겠습니다 . 강의 중에 우리가 할 일:

• 추상 팩토리가 무엇인지, 이 패턴이 해결하는 문제는 무엇인지 논의해 보겠습니다.
• 우리는 사용자 인터페이스를 사용하여 커피를 주문하기 위한 크로스 플랫폼 애플리케이션의 프레임워크를 만들 것입니다.
• 다이어그램과 코드를 사용하여 이 패턴을 사용하는 방법을 살펴보겠습니다.
• 보너스로 강의에는 이스터 에그가 숨겨져 있습니다. 덕분에 Java를 사용하여 운영 체제의 이름을 결정하고 결과에 따라 하나 또는 다른 작업을 수행하는 방법을 배울 수 있습니다.

이 패턴을 완전히 이해하려면 다음 주제를 잘 이해해야 합니다.

• Java의 상속;
• Java의 추상 클래스 및 메소드.

추상 팩토리 패턴은 어떤 문제를 해결합니까?

모든 팩토리 패턴과 마찬가지로 추상 팩토리는 새로운 객체 생성을 올바르게 구성하는 데 도움이 됩니다. 그것의 도움으로 우리는 상호 연결된 객체의 다양한 계열의 "릴리스"를 관리합니다. 상호 연관된 객체의 다양한 계열...이게 무엇인가요? 걱정하지 마십시오. 실제로는 모든 것이 생각보다 간단합니다. 관련 개체의 계열이 무엇인지부터 시작해 보겠습니다. 당신과 내가 전략을 개발하고 있고 그 안에 여러 전투 유닛이 있다고 가정해 보겠습니다.

• 보병;
• 기병대;
• 궁수.

이러한 유형의 전투 유닛은 동일한 군대에서 복무하기 때문에 서로 관련이 있습니다. 위에 나열된 카테고리는 상호 관련된 개체의 계열이라고 말할 수 있습니다. 정리되었습니다. 그러나 추상 팩토리 패턴은 상호 연결된 객체의 다양한 계열 생성을 구성하는 데 사용됩니다. 여기서도 복잡한 것은 없습니다. 전략에 대한 예를 계속해 보겠습니다. 그들은 일반적으로 여러 가지 반대 측면을 가지고 있습니다. 각 진영의 전투 유닛은 외관이 크게 다를 수 있습니다. 로마 군대의 보병, 기병, 궁수는 바이킹의 보병, 기병, 궁수와 동일하지 않습니다. 전략의 틀 내에서 서로 다른 군대의 군인은 서로 연결된 개체의 서로 다른 계열입니다. 프로그래머의 실수로 나폴레옹 시대의 프랑스 제복을 입은 군인이 머스킷 총을 들고 로마 보병대 사이를 돌아다니고 있다면 재미있을 것입니다. 그런 문제를 해결하기 위해서 추상적인 팩토리 디자인 패턴이 필요한 것이다. 아니요, 시간 여행으로 인한 당황스러운 문제가 아니라 상호 연결된 다양한 개체 그룹이 생성되는 문제입니다. 추상 팩토리는 기존의 모든 제품(패밀리 객체)을 생성하기 위한 인터페이스를 제공합니다. 추상 팩토리에는 일반적으로 여러 구현이 있습니다. 그들 각각은 변형 중 하나의 제품을 만드는 일을 담당합니다. 전략의 일환으로 우리는 추상적인 보병, 궁수, 기병을 생성하는 추상 팩토리와 이 팩토리의 구현을 갖게 됩니다. 로마 군단병을 만드는 공장, 예를 들어 카르타고 전사를 만드는 공장. 추상화는 이 패턴의 가장 중요한 원칙입니다. 팩토리 클라이언트는 추상 인터페이스를 통해서만 제품 및 제품과 함께 작업합니다. 따라서 우리는 현재 어떤 종류의 전사를 만들고 있는지 생각할 필요가 없지만 이 책임을 추상 팩토리의 특정 구현으로 이전합니다.

우리는 계속해서 커피숍을 자동화하고 있습니다

지난 강의 에서 우리는 팩토리 방식 패턴을 연구했고, 이를 통해 커피 사업을 확장하고 여러 개의 새로운 커피 판매 지점을 열 수 있었습니다. 오늘도 우리는 사업을 현대화하기 위한 노력을 계속할 것입니다. 추상 팩토리 패턴을 사용하여 온라인으로 커피를 주문하기 위한 새로운 데스크톱 애플리케이션의 기반을 마련할 것입니다. 데스크탑용 애플리케이션을 작성할 때 항상 크로스 플랫폼에 대해 생각해야 합니다. 우리 애플리케이션은 macOS와 Windows 모두에서 작동해야 합니다(스포일러: Linux는 숙제로 남겨두겠습니다). 우리의 애플리케이션은 어떤 모습일까요? 매우 간단합니다. 이는 텍스트 필드, 선택 필드 및 버튼으로 구성된 양식입니다. 다른 운영 체제를 사용해 본 경험이 있다면 Windows의 버튼이 Mac과 다르게 렌더링된다는 점을 확실히 알 수 있을 것입니다. 다른 모든 것과 마찬가지로... 자, 시작하겠습니다. 이미 이해하셨겠지만 제품군의 역할에는 다음과 같은 그래픽 인터페이스 요소가 있습니다.

• 버튼;
• 텍스트 필드;
• 선택 필드입니다.

부인 성명. 각 인터페이스 내에서 onClick, onValueChanged또는 와 같은 메소드를 정의할 수 있습니다 onInputChanged. 저것들. 다양한 이벤트(버튼 클릭, 텍스트 입력, 선택 상자에서 값 선택)를 처리할 수 있는 메서드입니다. 이 모든 것은 예제에 과부하가 걸리지 않도록 하고 팩토리 패턴을 연구하는 데 더 시각적으로 만들기 위해 의도적으로 생략되었습니다. 제품에 대한 추상 인터페이스를 정의해 보겠습니다.

public interface Button {}
public interface Select {}
public interface TextField {}

각 운영 체제에 대해 해당 운영 체제 스타일로 인터페이스 요소를 만들어야 합니다. 우리는 Windows와 MacOS용으로 글을 씁니다. Windows용 구현을 만들어 보겠습니다.

public class WindowsButton implements Button {
}

public class WindowsSelect implements Select {
}

public class WindowsTextField implements TextField {
}

이제 MacOS에서도 마찬가지입니다.

public class MacButton implements Button {
}

public class MacSelect implements Select {
}

public class MacTextField implements TextField {
}

엄청난. 이제 기존의 모든 추상 제품 유형을 생성하는 추상 팩토리를 시작할 수 있습니다.

public interface GUIFactory {

    Button createButton();
    TextField createTextField();
    Select createSelect();

}

완벽한. 보시다시피 지금까지 복잡한 것은 없습니다. 그렇다면 모든 것이 간단합니다. 제품과 유사하게 우리는 각 OS에 대해 공장을 다르게 구현합니다. Windows부터 시작해 보겠습니다.

public class WindowsGUIFactory implements GUIFactory {
    public WindowsGUIFactory() {
        System.out.println("Creating gui factory for Windows OS");
    }

    public Button createButton() {
        System.out.println("Creating Button for Windows OS");
        return new WindowsButton();
    }

    public TextField createTextField() {
        System.out.println("Creating TextField for Windows OS");
        return new WindowsTextField();
    }

    public Select createSelect() {
        System.out.println("Creating Select for Windows OS");
        return new WindowsSelect();
    }
}

작동 방식을 자세히 보여주기 위해 메서드 및 생성자 내부의 콘솔 출력이 추가되었습니다. 이제 macOS의 경우:

public class MacGUIFactory implements GUIFactory {
    public MacGUIFactory() {
        System.out.println("Creating gui factory for macOS");
    }

    @Override
    public Button createButton() {
        System.out.println("Creating Button for macOS");
        return new MacButton();
    }

    @Override
    public TextField createTextField() {
        System.out.println("Creating TextField for macOS");
        return new MacTextField();
    }

    @Override
    public Select createSelect() {
        System.out.println("Creating Select for macOS");
        return new MacSelect();
    }
}

참고: 각 메소드는 서명에 따라 추상 유형을 반환합니다. 그러나 메소드 내에서 우리는 제품의 구체적인 구현을 생성합니다. 이는 특정 인스턴스 생성을 제어하는 ​​유일한 장소입니다. 이제 양식 클래스를 작성할 차례입니다. 이는 필드가 인터페이스 요소인 Java 클래스입니다.

public class OrderCoffeeForm {
    private final TextField customerNameTextField;
    private final Select coffeTypeSelect;
    private final Button orderButton;

    public OrderCoffeeForm(GUIFactory factory) {
        System.out.println("Creating order coffee form");
        customerNameTextField = factory.createTextField();
        coffeTypeSelect = factory.createSelect();
        orderButton = factory.createButton();
    }
}

추상 팩토리는 인터페이스 요소를 생성하는 양식 생성자에 전달됩니다. 특정 OS에 대한 인터페이스 요소를 생성할 수 있도록 필요한 팩토리 구현을 생성자에 전달합니다.

public class Application {
    private OrderCoffeeForm orderCoffeeForm;

    public void drawOrderCoffeeForm() {
        // Определим Name операционной системы, получив meaning системной проперти через System.getProperty
        String osName = System.getProperty("os.name").toLowerCase();
        GUIFactory guiFactory;

        if (osName.startsWith("win")) { // Для windows
            guiFactory = new WindowsGUIFactory();
        } else if (osName.startsWith("mac")) { // Для mac
            guiFactory = new MacGUIFactory();
        } else {
            System.out.println("Unknown OS, can't draw form :( ");
            return;
        }
        orderCoffeeForm = new OrderCoffeeForm(guiFactory);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Application application = new Application();
        application.drawOrderCoffeeForm();
    }
}

Windows에서 애플리케이션을 실행하면 다음과 같은 출력이 표시됩니다.

Creating gui factory for Windows OS
Creating order coffee form
Creating TextField for Windows OS
Creating Select for Windows OS
Creating Button for Windows OS

Mac에서는 다음과 같이 출력됩니다.

Creating gui factory for macOS
Creating order coffee form
Creating TextField for macOS
Creating Select for macOS
Creating Button for macOS

리눅스의 경우:

Unknown OS, can't draw form :( 

글쎄, 당신과 나는 다음과 같은 결론을 내립니다. 우리는 특정 OS에 적합한 인터페이스 요소를 정확하게 생성하는 GUI 애플리케이션용 프레임워크를 작성했습니다. 우리가 만든 것을 간단히 반복해 보겠습니다.

• 제품군: 입력 필드, 선택 필드 및 버튼.
• Windows 및 macOS용으로 이 제품군을 다양하게 구현합니다.
• 제품 생성을 위한 인터페이스를 정의한 추상 팩토리입니다.
• 우리 공장의 두 가지 구현은 각각 특정 제품군을 만드는 일을 담당합니다.
• 추상 팩토리를 사용하여 필수 값으로 생성자에서 초기화되는 추상 인터페이스 요소를 필드로 포함하는 Java 클래스인 양식입니다.
• 응용 수업. 그 안에는 공장의 필수 구현을 생성자에 전달하는 양식을 만듭니다.

전체: 추상 팩토리 패턴을 구현했습니다.

추상 팩토리: 사용 지침

Abstract Factory는 특정 제품 클래스에 얽매이지 않고 다양한 제품군 생성을 관리하기 위한 디자인 패턴입니다. 이 템플릿을 사용할 때 다음을 수행해야 합니다.

1. 제품군 자체를 정의합니다. 그 중 두 가지가 있다고 가정해 보겠습니다.
   • SpecificProductA1,SpecificProductB1
   • SpecificProductA2,SpecificProductB2
2. 제품군 내의 각 제품에 대해 추상 클래스(인터페이스)를 정의합니다. 우리의 경우는 다음과 같습니다.
   • ProductA
   • ProductB
3. 각 제품군 내에서 각 제품은 2단계에서 정의된 인터페이스를 구현해야 합니다.
4. 2단계에서 정의한 각 제품에 대한 생성 메서드를 사용하여 추상 팩토리를 생성합니다. 이 경우 이러한 메서드는 다음과 같습니다.
   • ProductA createProductA();
   • ProductB createProductB();
5. 각 구현이 동일한 제품군의 제품 생성을 제어하도록 추상 팩토리 구현을 만듭니다. 이를 위해서는 추상 팩토리의 각 구현 내에서 모든 생성 메서드를 구현하여 제품의 구체적인 구현이 생성되고 반환되도록 해야 합니다.

다음은 위에 설명된 지침을 설명하는 UML 다이어그램입니다. 이제 이 지침에 대한 코드를 작성해 보겠습니다.

// Определим общие интерфейсы продуктов
public interface ProductA {}
public interface ProductB {}

// Создадим различные реализации (семейства) наших продуктов
public class SpecificProductA1 implements ProductA {}
public class SpecificProductB1 implements ProductB {}

public class SpecificProductA2 implements ProductA {}
public class SpecificProductB2 implements ProductB {}

// Создадим абстрактную фабрику
public interface AbstractFactory {
    ProductA createProductA();
    ProductB createProductB();
}

// Создадим реализацию абстрактной фабрики для создания продуктов семейства 1
public class SpecificFactory1 implements AbstractFactory {

    @Override
    public ProductA createProductA() {
        return new SpecificProductA1();
    }

    @Override
    public ProductB createProductB() {
        return new SpecificProductB1();
    }
}

// Создадим реализацию абстрактной фабрики для создания продуктов семейства 1
public class SpecificFactory2 implements AbstractFactory {

    @Override
    public ProductA createProductA() {
        return new SpecificProductA2();
    }

    @Override
    public ProductB createProductB() {
        return new SpecificProductB2();
    }
}

숙제

자료를 통합하려면 다음 두 가지 작업을 수행할 수 있습니다.

1. Linux에서 작동하도록 커피 주문 애플리케이션을 개선합니다.
2. 자신만의 추상 팩토리를 만들어 모든 전략의 단위를 생산하세요. 이는 실제 군대를 이용한 역사적 전략일 수도 있고 오크, 드워프, 엘프를 이용한 판타지일 수도 있습니다. 가장 중요한 것은 당신이 그것이 흥미로웠다는 것입니다. 창의력을 발휘하고, 콘솔에 핀을 게시하고, 패턴을 재미있게 배워보세요!