题目

Java设计模式练习题：工厂方法模式 —— 图片读取器工厂设计

一、背景设定

在多媒体软件开发中，不同类型的图片格式（如 .gif、.jpg、.png）需要使用各自专属的读取器来解析和处理。
为了解耦图片类型与具体读取器之间的关系，我们希望使用工厂方法模式进行设计，从而实现：

• 新增图片格式时，只需添加新的读取器类及其对应的工厂类；
• 避免在客户端代码中使用大量 if-else 或 switch 语句判断图片类型；
• 实现“开放-封闭原则”：对扩展开放，对修改封闭。

二、任务说明

请设计一个程序来读取不同格式的图片，使用工厂方法设计模式，完成以下功能：

1. 1. 抽象产品类 ImageReader

· 定义图片读取器的统一接口，声明方法 void read()，用于读取图片内容。

2. 2. 具体产品类

· - GifReader：实现 read() 方法，输出：读取GIF图片。

· - JpgReader：实现 read() 方法，输出：读取JPG图片。

3. 3. 抽象工厂类 ImageReaderFactory

· 定义工厂接口，声明方法 ImageReader createReader()，用于创建图片读取器对象。

4. 4. 具体工厂类

· - GifReaderFactory：创建并返回 GifReader 实例；

· - JpgReaderFactory：创建并返回 JpgReader 实例。

5. 5. 客户端类 Client

• 客户端不直接依赖具体产品类，而是依赖工厂类；
• 客户端通过传入不同的工厂对象来创建所需的图片读取器；
• 最后调用 read() 方法模拟图片读取。

三、结构图（文字表示）

[ImageReader]           ← 接口（产品）
  ↑       ↑
[GifReader] [JpgReader] ← 具体产品类

[ImageReaderFactory]     ← 工厂接口
  ↑         ↑
[GifReaderFactory] [JpgReaderFactory] ← 具体工厂

         [Client]        ← 客户端

四、示例运行结果

使用GifReaderFactory：
读取GIF图片。

使用JpgReaderFactory：
读取JPG图片。

五、编程提示

• 使用 interface 或 abstract class 定义工厂和产品接口；
• 工厂方法命名为 createReader()；
• 客户端中通过传入不同的工厂对象来创建不同格式的图片读取器；
• 增加新格式如 PngReader 时，只需增加 PngReader 类及 PngReaderFactory，无需修改客户端代码。

六、拓展建议（选做）

• 利用配置文件或用户输入动态选择读取器工厂；
• 尝试使用 Java 的反射机制实现更灵活的工厂创建逻辑；
• 思考：和简单工厂模式的区别？

代码实现

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@startuml
!theme plain

' 1. 抽象产品接口
interface ImageReader {
    + read(): void
}

' 2. 具体产品类
class GifReader {
    + read(): void
}

class JpgReader {
    + read(): void
}

' 3. 抽象工厂接口
interface ImageReaderFactory {
    + createReader(): ImageReader
}

' 4. 具体工厂类
class GifReaderFactory {
    + createReader(): ImageReader
}

class JpgReaderFactory {
    + createReader(): ImageReader
}

' 5. 客户端类
class Client_1 {
    + {static} main(args: String[]): void
}

' 关系定义

' 具体产品实现抽象产品接口
ImageReader <|.. GifReader
ImageReader <|.. JpgReader

' 具体工厂实现抽象工厂接口
ImageReaderFactory <|.. GifReaderFactory
ImageReaderFactory <|.. JpgReaderFactory

' 具体工厂创建具体产品
GifReaderFactory ..> GifReader : creates >
JpgReaderFactory ..> JpgReader : creates >

' 抽象工厂与抽象产品之间的关系 (工厂方法返回抽象产品)
ImageReaderFactory ..> ImageReader : creates >

' 客户端使用抽象工厂和抽象产品
Client_1 ..> ImageReaderFactory
Client_1 ..> ImageReader

@enduml