【设计模式】工厂模式（Factory Pattern） |
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【设计模式】工厂模式（Factory Pattern）
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1. 概述
工厂模式（Factory Pattern）是最常用的设计模式之一，它属于创建类型的设计模式。它提供了一种创建对象的最佳方式，在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过一个共同的接口来指向新创建的对象。 工厂模式（Factory Pattern）是 3 种工厂模式的总称 —— 简单工厂模式（Simple Factory）、工厂方法模式（Factory Method）、抽象工厂模式（Abstract Factory）。 这 3 种模式从上到下逐步抽象，并且具有一般性。用一下案例来理解工厂模式： （1）在没有工厂的时代，如果用户需要一款宝马车，那么就需要用户自己去创建一款宝马车，即用户自己去执行创建一款宝马车所需要的一系列的复杂的操作，然后才能拿来用； （2）简单工厂模式：后来出现了工厂，用户不再需要去创建宝马车，由工厂进行创建，即由工厂来执行创建宝马车的一些列复杂的操作，用户不用关心复杂的创建过程，用户想要什么车，直接通过工厂创建就可以了。比如，想要320i系列车，工厂就创建这个系列的车； （3）工厂方法模式：为了满足不同用户的需求，宝马车推出了越来越多的车系以满足不同用户的需求，如320i系列、523i等等系列。原先一个工厂无法创建所有的宝马车系，于是又单独分出来多个具体的工厂，每个工厂创建一种车系，即具体工厂类只能创建一个具体产品。但是宝马工厂还是个抽象，用户需要指定某个具体的工厂才能生产出他所需要的车。例如，客户需要宝马320i系列的车，那么他就需要执行生产宝马320i系列车的工厂生产一辆他所需要的车； （4）抽象工厂模式：随着客户要求越来越高，宝马车必须配置空调，于是这个工厂开始生产宝马车和所需要的空调。用户只要提出他需要宝马320i空调车，宝马工厂就直接给他提供宝马320i空调车，而不用自己去创建宝马320i空调宝马车。 2. 简单工厂模式 简单工厂模式的核心是定义一个创建对象的接口，讲对象的创建和本身的业务逻辑分离，降低系统的耦合度，使得两个修改起来相对容易些，当以后实现改变时，只需要修改工厂类即可。 如果不使用工厂，用户将需要自己创建宝马车。 public class BMW320 { public BMW320() { System.out.println("制造-->BMW320"); } } public class BMW523 { public BMW523() { System.out.println("制造-->BMW523"); } } public class Customer { public static void main(String[] args) { // 不适用简单工厂模式时，用户需要宝马车，则需要自己去创建 BMW320 bmw320 = new BMW320(); BMW523 bmw523 = new BMW523(); } }用户需要知道怎么创建一款车，这样客户和车就紧密耦合在一起了，为了降低耦合性，就出现了简单工厂模式，把创建宝马车的操作细节都放到了工厂里，而客户直接使用工厂的创建方法，传入想要的宝马车型号就行了，而不必去知道创建的细节。 UML类图 产品类 public abstract class BMW { protected String type; public BMW() { } abstract public String getBMWType(); } public class BMW320 extends BMW { public BMW320() { System.out.println("制造-->BMW320"); type = "BMW320"; } @Override public String getBMWType() { return type; } } public class BMW523 extends BMW { public BMW523() { System.out.println("制造-->BMW523"); type = "BMW523"; } @Override public String getBMWType() { return type; } }工厂类 public class BMWFactory { public BMW createBMW(String type) { switch (type) { case "320": return new BMW320(); case "523": return new BMW523(); default: break; } return null; } }Customer类 public class Customer { public static void main(String[] args) { BMWFactory bmwFactory = new BMWFactory(); BMW bmw = bmwFactory.createBMW("320"); System.out.println("BMW type: " + bmw.getBMWType()); } }测试 简单工厂模式优缺点 优点 简单工厂模式提供专门的工厂类用于创建对象，实现了对象创建和使用的职责分离，客户端不需知道所创建的具体产品类的类名以及创建过程，只需要知道具体产品类所对应的参数即可。通过引入配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性。 缺点 缺点在于不符合设计模式的 “开闭原则”（对扩展开放，对修改关闭），每次添加新的产品就需要修改工厂类。在产品类型较多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展维护，并且工厂类集中了所有产品创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都要收到影响。 为了解决简单工厂模式的问题，出现了工厂方法模式。 3. 工厂方法模式 UML图 产品类 public abstract class BMW { protected String type; public BMW() { } abstract public String getBMWType(); } public class BMW320 extends BMW { public BMW320() { System.out.println("制造-->BMW320"); type = "BMW320"; } @Override public String getBMWType() { return type; } } public class BMW523 extends BMW { public BMW523() { System.out.println("制造-->BMW523"); type = "BMW523"; } @Override public String getBMWType() { return type; } }工厂类 public interface BMWFactory { BMW createBMW(); } public class BMW320Factory implements BMWFactory { @Override public BMW createBMW() { System.out.println("BMW320 工厂生产 BMW320"); return new BMW320(); } } public class BMW523Factory implements BMWFactory { @Override public BMW createBMW() { System.out.println("BMW523 工厂生产 BMW523"); return new BMW523(); } }Consumer类 public class Consumer { public static void main(String[] args) { // 用户指定具体的生产工厂 BMWFactory bmwFactory= new BMW523Factory(); // 由指定的工厂生产产品 BMW bmw = bmwFactory.createBMW(); System.out.println("BMW type: " + bmw.getBMWType()); } }测试 工厂方法模式的优缺点 4. 抽象工厂模式 在工厂方法模式中，我们使用一个工厂创建一个产品，一个具体的工厂对应一个具体产品。但我们有时希望一个工厂能够提供多个产品对象，而不是单一的产品对象，这个时候就需要抽象工厂模式。 在了解抽象工厂模式之前，需要先理清楚 产品等级结构 和 产品族 两个概念： 产品等级结构 产品等级结构指的是产品的继承结构，例如一个空调抽象类，它有海尔空调、隔离空调、美的空调等一系列的子类，那么这个空调抽象类和它的子类就构成了一个产品等级结构； 产品族 产品族是指由同一个工厂生产的，位于不同产品等级结构中的一组产品。例如，海尔工厂生产海尔空调、海尔冰箱，那么海尔空调、海尔冰箱就位于海尔产品族中。
抽象工厂主要用于创建相关对象的家族，当一个产品族中需要被设计在一起工作时，通过抽象工厂模式，能够保证客户端始终只使用一个产品族中的对象；并且通过隔离具体类的生产，使得客户端不需要明确指定具体生成类；所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的公共接口，因此只需改变具体工厂的实例，就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。 但该模式的缺点在于添加新的行为时比较麻烦，如果需要添加一个新的产品族对象时，需要更改接口及其下所有子类，这必然会带来很大的麻烦。 UML图 代码实现 通过抽象工厂模式，我们可以实现以下的效果：比如宝马320系列使用空调型号A和发动机型号A，而宝马523系列使用空调型号B和发动机型号B，在为320系列生产相关配件时，就无需指定配件的型号，它会自动根据车型生产对应的配件型号A。 也就是说，当每个抽象产品都有多余一个具体子类的时候（空调有型号A和B两种，发动机也有型号A和B两种），工厂角色怎么知道实例化哪一个子类呢？抽象工厂模式提供两个具体工厂角色（宝马320系列工厂和宝马523系列工厂），分别对应于这两个具体产品角色，每一个具体工厂角色只负责某一个产品角色的实例化，每一个具体工厂类只负责创建抽象产品的某一个具体子类的实例。 产品类 // Engine public abstract class AbstractEngine { /** * 引擎的型号 */ protected String type; abstract public String getType(); } public class EngineA extends AbstractEngine { public EngineA() { this.type = "Engine A"; } @Override public String getType() { return this.type; } } public class EngineB extends AbstractEngine { public EngineB() { this.type = "Engine B"; } @Override public String getType() { return this.type; } } // AirConditioner public abstract class AbstractAirConditioner { /** * 空调的型号 */ protected String type; abstract public String getType(); } public class AirConditionerA extends AbstractAirConditioner { public AirConditionerA() { this.type = "AirConditioner A"; } @Override public String getType() { return this.type; } } public class AirConditionerB extends AbstractAirConditioner { public AirConditionerB() { this.type = "AirConditioner B"; } @Override public String getType() { return this.type; } }工厂类 public interface BMWFactory { AbstractEngine createEngine(); AbstractAirConditioner createAirConditioner(); } public class BMW320Factory implements BMWFactory { @Override public AbstractEngine createEngine() { System.out.println("制造 Engine A"); return new EngineA(); } @Override public AbstractAirConditioner createAirConditioner() { System.out.println("制造 AirConditioner A"); return new AirConditionerA(); } } public class BMW523Factory implements BMWFactory { @Override public AbstractEngine createEngine() { System.out.println("制造 Engine B"); return new EngineB(); } @Override public AbstractAirConditioner createAirConditioner() { System.out.println("制造 AirConditioner B"); return new AirConditionerB(); } }Consumer类 public class Consumer { public static void main(String[] args) { BMWFactory bmwFactory = new BMW523Factory(); AbstractEngine engine = bmwFactory.createEngine(); AbstractAirConditioner airConditioner = bmwFactory.createAirConditioner(); System.out.println("Engine型号: " + engine.getType()); System.out.println("AirConditioner型号: " + airConditioner.getType()); } }测试 5. 工厂模式小结 工厂方法模式与抽象工厂模式的区别在于： 1）工厂方法只有一个抽象产品类和一个抽象工厂类，但可以派生出多个具体产品类和具体工厂类，每个具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例； 2）抽象工厂模式拥有多个产品类（产品族）和一个抽象工厂类，每个抽象产品类可以派生出多个具体产品类；抽象工厂类也可以派生出多个具体工厂类，同时每个具体工厂类可以创建多个具体产品类的实例。 参考文献 [1] https://blog.csdn.net/a745233700/article/details/120253639?spm=1001.2014.3001.5506 |
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