设计一个支持多种文件格式导出的报表系统

题目

设计一个支持多种文件格式导出的报表系统

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐⭐

考点

工厂方法模式,抽象工厂模式,设计模式选择

快速回答

核心设计要点：

• 使用工厂方法模式为每种导出格式（PDF/Excel/CSV）创建独立工厂
• 通过抽象工厂模式处理格式相关的多产品族（如内容+样式）
• 关键选择依据：
  • 单一产品扩展 → 工厂方法
  • 多关联产品扩展 → 抽象工厂
• 客户端通过统一接口调用，与具体实现解耦

1. 问题场景分析

报表导出系统需要支持多种文件格式（如PDF/Excel/CSV），且未来可能新增格式。每种格式的导出逻辑存在显著差异：

• PDF需要处理页面布局和字体嵌入
• Excel需要处理单元格公式和样式
• CSV需处理纯文本和分隔符

2. 设计模式选择

2.1 工厂方法模式（适用场景）

当每种格式只需创建单一产品（如导出器）时：

// 产品接口
interface Exporter {
    void export(ReportData data);
}

// 具体产品
class PdfExporter implements Exporter {
    @Override
    public void export(ReportData data) {
        // PDF导出逻辑
    }
}

// 工厂接口
interface ExporterFactory {
    Exporter createExporter();
}

// 具体工厂
class PdfExporterFactory implements ExporterFactory {
    @Override
    public Exporter createExporter() {
        return new PdfExporter();
    }
}

优势：新增格式只需添加新工厂类，符合开闭原则。

2.2 抽象工厂模式（适用场景）

当每种格式需要创建多个关联产品（如导出器+样式处理器）时：

// 抽象产品族
interface StyleProcessor {
    void applyStyle();
}
interface ContentGenerator {
    void generateContent();
}

// 抽象工厂
interface ExportComponentFactory {
    StyleProcessor createStyleProcessor();
    ContentGenerator createContentGenerator();
}

// PDF产品族实现
class PdfStyleProcessor implements StyleProcessor { /*...*/ }
class PdfContentGenerator implements ContentGenerator { /*...*/ }
class PdfComponentFactory implements ExportComponentFactory {
    @Override
    public StyleProcessor createStyleProcessor() {
        return new PdfStyleProcessor();
    }
    @Override
    public ContentGenerator createContentGenerator() {
        return new PdfContentGenerator();
    }
}

优势：保证同一格式下的产品兼容性，例如Excel的样式和内容必须匹配。

3. 最佳实践

• 模式选择标准：
  • 产品维度单一 → 工厂方法
  • 多维度关联产品 → 抽象工厂
• 客户端解耦：

  // 客户端代码
  public class ReportService {
      private ExporterFactory exporterFactory;
  
      public ReportService(ExporterFactory factory) {
          this.exporterFactory = factory; // 依赖注入
      }
  
      public void exportReport(ReportData data) {
          Exporter exporter = exporterFactory.createExporter();
          exporter.export(data);
      }
  }

• 扩展性：新增XML格式只需实现XmlExporterFactory，无需修改现有代码

4. 常见错误

• 模式误用：用抽象工厂处理单一产品导致过度设计
• 工厂膨胀：为每个产品创建独立工厂（应使用工厂方法+抽象工厂组合）
• 违反DIP：客户端直接依赖具体产品类（如new PdfExporter()）

5. 扩展知识

• 与策略模式对比：
  • 策略模式封装算法（如不同压缩算法）
  • 工厂模式封装对象创建
  • 可组合使用：工厂创建具体策略实例
• 模式变体：结合枚举简化工厂选择：

  public enum ExporterType {
      PDF(PdfExporter::new),
      EXCEL(ExcelExporter::new);
  
      private final Supplier<Exporter> constructor;
  
      ExporterType(Supplier<Exporter> constructor) {
          this.constructor = constructor;
      }
  
      public Exporter create() {
          return constructor.get();
      }
  }