نمط Factory

جزء من قسم Object Oriented Programming في رحلة Java على Coddy — الدرس 66 من 87.

يعتبر نمط المصنع (Factory Pattern) نمط تصميم إنشائي يفوض عملية إنشاء الكائنات إلى دالة أو فئة منفصلة. بدلاً من استخدام new مباشرة في الكود الخاص بك، فإنك تطلب من المصنع إنشاء كائنات لك. هذا مفيد بشكل خاص عندما يكون لديك عدة فئات مرتبطة تشترك في واجهة (interface) أو فئة أب (parent) مشتركة.

فكر في نظام إشعارات يمكنه إرسال رسائل بريد إلكتروني، أو رسائل نصية قصيرة (SMS)، أو إشعارات دفع (push notifications). بدون استخدام المصنع (factory)، سيحتاج الكود الخاص بك إلى معرفة كل فئة ملموسة (concrete class):

// بدون المصنع - يجب أن يعرف العميل جميع الفئات الملموسة
Notification notification;
if (type.equals("email")) {
    notification = new EmailNotification();
} else if (type.equals("sms")) {
    notification = new SMSNotification();
}

باستخدام نمط المصنع (Factory Pattern)، يمكنك جعل منطق الإنشاء هذا مركزيًا:

public interface Notification {
    void send(String message);
}

public class EmailNotification implements Notification {
    public void send(String message) {
        System.out.println("Email: " + message);
    }
}

public class SMSNotification implements Notification {
    public void send(String message) {
        System.out.println("SMS: " + message);
    }
}

public class NotificationFactory {
    public static Notification create(String type) {
        if (type.equals("email")) {
            return new EmailNotification();
        } else if (type.equals("sms")) {
            return new SMSNotification();
        }
        return null;
    }
}

الآن أصبح كود العميل أكثر نظافة ولا يعتمد على فئات ملموسة (concrete classes):

Notification notification = NotificationFactory.create("email");
notification.send("Hello!");  // المخرجات: Email: Hello!

الفائدة الرئيسية هي أن إضافة أنواع إشعارات جديدة تتطلب فقط تحديث المصنع (factory) - بينما يظل كود العميل (client code) دون تغيير. يتبع هذا مبدأ البرمجة لواجهة (interface)، مما يجعل نظامك أكثر مرونة وأسهل في التوسع.

التحدي

سهل

لنقم ببناء نظام لرسم الأشكال باستخدام نمط المصنع (Factory Pattern)! بدلاً من إنشاء كائنات الأشكال مباشرة في جميع أنحاء الكود الخاص بك، ستقوم بتركيز منطق الإنشاء في مصنع ينتج أنواعاً مختلفة من الأشكال بناءً على معرف نصي بسيط.

ستقوم بتنظيم الكود الخاص بك عبر أربعة ملفات:

Shape.java: قم بتعريف واجهة (interface) تسمى Shape تعمل كعقد مشترك لجميع الأشكال. يجب أن تعلن واجهتك عن طريقة واحدة draw() لا تعيد شيئاً ولكنها تطبع معلومات حول الشكل الذي يتم رسمه.
Shapes.java: قم بإنشاء ثلاث فئات (classes) تنفذ واجهة Shape الخاصة بك:
Circle - يجب أن تطبع طريقة draw() الخاصة بها Drawing a Circle

Rectangle - يجب أن تطبع طريقة draw() الخاصة بها Drawing a Rectangle

Triangle - يجب أن تطبع طريقة draw() الخاصة بها Drawing a Triangle
ShapeFactory.java: قم بإنشاء فئة المصنع التي تتعامل مع إنشاء الأشكال. يجب أن تحتوي ShapeFactory الخاصة بك على طريقة ثابتة (static method) باسم createShape(String type) تعيد Shape. بناءً على معامل النوع (type parameter):
- إذا كان type يساوي "circle"، فقم بإرجاع Circle جديد.
- إذا كان type يساوي "rectangle"، فقم بإرجاع Rectangle جديد.
- إذا كان type يساوي "triangle"، فقم بإرجاع Triangle جديد.
- لأي قيمة أخرى، قم بإرجاع null.
Main.java: اجمع نظام المصنع الخاص بك معاً! ستتلقى مدخلين: نوعين من الأشكال (كلاهما Strings).
لكل مدخل، استخدم ShapeFactory لإنشاء الشكل وتخزينه في متغير من نوع Shape. إذا أعاد المصنع شكلاً صالحاً (ليس null)، فاستدعِ طريقة draw() الخاصة به. إذا أعاد null، فاطبع Unknown shape: [type] حيث [type] هو المدخل الذي تم تزويده.

قم بمعالجة كلا المدخلين بالترتيب، كل منهما في سطر مخرجات خاص به.

ستتلقى مدخلين بالترتيب: نوع الشكل الأول (String) ونوع الشكل الثاني (String).

لاحظ كيف أن فئة Main الخاصة بك لا تستخدم أبداً new Circle() أو new Rectangle() مباشرةً - فهي تعرف فقط عن واجهة Shape وتطلب من المصنع إنشاء الكائنات. هذه هي قوة نمط المصنع: كود العميل (client code) منفصل عن الفئات الملموسة (concrete classes)!

ورقة مرجعية

يُعد نمط المصنع (Factory Pattern) أحد أنماط التصميم الإنشائية التي تفوض عملية إنشاء الكائنات إلى طريقة أو فئة منفصلة، مما يؤدي إلى مركزية منطق الإنشاء وفصل كود العميل عن التنفيذات الملموسة.

بدلاً من إنشاء الكائنات مباشرةً باستخدام new، يمكنك استخدام طريقة المصنع:

// بدون المصنع - يعتمد العميل على فئات ملموسة
Notification notification;
if (type.equals("email")) {
    notification = new EmailNotification();
} else if (type.equals("sms")) {
    notification = new SMSNotification();
}

باستخدام نمط المصنع، قم بتعريف واجهة مشتركة وتنفيذات ملموسة:

public interface Notification {
    void send(String message);
}

public class EmailNotification implements Notification {
    public void send(String message) {
        System.out.println("Email: " + message);
    }
}

public class SMSNotification implements Notification {
    public void send(String message) {
        System.out.println("SMS: " + message);
    }
}

قم بإنشاء فئة مصنع تحتوي على طريقة إنشاء ثابتة:

public class NotificationFactory {
    public static Notification create(String type) {
        if (type.equals("email")) {
            return new EmailNotification();
        } else if (type.equals("sms")) {
            return new SMSNotification();
        }
        return null;
    }
}

يستخدم كود العميل المصنع بدلاً من الإنشاء المباشر:

Notification notification = NotificationFactory.create("email");
notification.send("Hello!");  // المخرجات: Email: Hello!

الفوائد: إضافة أنواع جديدة تتطلب فقط تحديث المصنع — يظل كود العميل دون تغيير. يتبع هذا مبدأ البرمجة للواجهة، مما يجعل الأنظمة أكثر مرونة وأسهل في التوسع.

جرّب بنفسك

import java.util.Scanner;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        
        // قراءة نوعين من الأشكال
        String type1 = scanner.nextLine();
        String type2 = scanner.nextLine();
        
        // TODO: استخدم ShapeFactory لإنشاء الشكل الأول
        // إذا لم يكن الشكل null، استدعِ draw()
        // إذا كان الشكل null، اطبع "Unknown shape: [type]"
        
        // TODO: افعل الشيء نفسه للشكل الثاني
        
    }
}