Java设计模式之创建型：工厂模式详解（简单工厂+工厂方法+抽象工厂） |
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Java设计模式之创建型：工厂模式详解（简单工厂+工厂方法+抽象工厂）
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在面向对象编程中，创建对象实例最常用的方式就是通过 new 操作符构造一个对象实例，但在某些情况下，new 操作符直接生成对象会存在一些问题。举例来说，对象的创建需要一系列的步骤：可能需要计算或取得对象的初始位置、选择生成哪个子对象实例、或在生成之前必须先生成一些辅助对象。 在这些情况，新对象的建立就是一个 “过程”，而不仅仅是一个操作，就像一部大机器中的一个齿轮传动。 针对上面这种情况，我们如何轻松方便地构造对象实例，而不必关心构造对象示例的细节和复杂过程？解决方案就是使用一个工厂类来创建对象。 一、什么是工厂模式：工厂模式将目的将创建对象的具体过程屏蔽隔离起来，从而达到更高的灵活性，工厂模式可以分为三类： 简单工厂模式（Simple Factory）工厂方法模式（Factory Method）抽象工厂模式（Abstract Factory）这三种模式从上到下逐步抽象，并且更具一般性。《设计模式》一书中将工厂模式分为两类：工厂方法模式与抽象工厂模式。将简单工厂模式看为工厂方法模式的一种特例，两者归为一类。 我们先从以下案例对工厂模式做个初步的了解： （1）在没有工厂的时代，如果客户需要一款宝马车，那么就需要客户去创建一款宝马车，然后拿来用。 （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，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：为了满足客户，宝马车系列越来越多，如320i、523i等等系列，一个工厂无法创建所有的宝马系列，于是又单独分出来多个具体的工厂，每个具体工厂创建一种系列，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，你需要指定某个具体的工厂才能生产车出来。 （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需要的空调。最终是客户只要对宝马的销售员说：我要523i空调车，销售员就直接给他523i空调车了。而不用自己去创建523i空调车宝马车。 下面我们就针对几种不同的工厂模式进行详细的说明： 二、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，将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，用户将自己创建宝马车，具体UML图和代码如下：
用户需要知道怎么创建一款车，这样子客户和车就紧密耦合在一起了，为了降低耦合，就出现了简单工厂模式，把创建宝马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。 1、简单工厂模式的UML图：
2、代码实现： 产品类： abstract class BMW { public BMW(){} } public class BMW320 extends BMW { public BMW320() { System.out.println("制造-->BMW320"); } } public class BMW523 extends BMW{ public BMW523(){ System.out.println("制造-->BMW523"); } }工厂类： public class Factory { public BMW createBMW(int type) { switch (type) { case 320: return new BMW320(); case 523: return new BMW523(); default: break; } return null; } }用户类： public class Customer { public static void main(String[] args) { Factory factory = new Factory(); BMW bmw320 = factory.createBMW(320); BMW bmw523 = factory.createBMW(523); } }3、简单工厂模式的优缺点： 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。 但缺点在于不符合“开闭原则”，每次添加新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，整个系统都要受到影响。 为了解决简单工厂模式的问题，出现了工厂方法模式。 三、工厂方法模式：工厂方法模式将工厂抽象化，并定义一个创建对象的接口。每增加新产品，只需增加该产品以及对应的具体实现工厂类，由具体工厂类决定要实例化的产品是哪个，将对象的创建与实例化延迟到子类，这样工厂的设计就符合“开闭原则”了，扩展时不必去修改原来的代码。在使用时，用于只需知道产品对应的具体工厂，关注具体的创建过程，甚至不需要知道具体产品类的类名，当我们选择哪个具体工厂时，就已经决定了实际创建的产品是哪个了。 但缺点在于，每增加一个产品都需要增加一个具体产品类和实现工厂类，使得系统中类的个数成倍增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，同时也增加了系统具体类的依赖。 1、工厂方法的 UML 结构图如下：
2、代码实现： 产品类： abstract class BMW { public BMW(){} } public class BMW320 extends BMW { public BMW320() { System.out.println("制造-->BMW320"); } } public class BMW523 extends BMW{ public BMW523(){ System.out.println("制造-->BMW523"); } }工厂类： interface FactoryBMW { BMW createBMW(); } public class FactoryBMW320 implements FactoryBMW{ @Override public BMW320 createBMW() { return new BMW320(); } } public class FactoryBMW523 implements FactoryBMW { @Override public BMW523 createBMW() { return new BMW523(); } }客户类： public class Customer { public static void main(String[] args) { FactoryBMW320 factoryBMW320 = new FactoryBMW320(); BMW320 bmw320 = factoryBMW320.createBMW(); FactoryBMW523 factoryBMW523 = new FactoryBMW523(); BMW523 bmw523 = factoryBMW523.createBMW(); } } 四、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，一个具体工厂对应一个具体产品，但有时候我们需要一个工厂能够提供多个产品对象，而不是单一的对象，这个时候我们就需要使用抽象工厂模式。 在介绍抽象工厂模式前，我们先厘清两个概念： 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、格力空调、美的空调等一系列的子类，那么这个空调抽象类和他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。比如，海尔工厂生产海尔空调、海尔冰箱，那么海尔空调则位于空调产品族中。产品等级结构和产品族结构示意图如下：
1、什么是抽象工厂模式： 抽象工厂模式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同一个产品族中的对象；并且通过隔离具体类的生成，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，因此只需要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。 2、UML结构图：
3、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230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，就无需制定配件的型号，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于一个的具体子类的时候（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230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： //发动机以及型号 public interface Engine {} public class EngineA implements Engine{ public EngineA(){ System.out.println("制造-->EngineA"); } } public class EngineB implements Engine{ public EngineB(){ System.out.println("制造-->EngineB"); } } //空调以及型号 public interface Aircondition {} public class AirconditionA implements Aircondition{ public AirconditionA(){ System.out.println("制造-->AirconditionA"); } } public class AirconditionB implements Aircondition{ public AirconditionB(){ System.out.println("制造-->AirconditionB"); } }创建工厂类： //创建工厂的接口 public interface AbstractFactory { //制造发动机 public Engine createEngine(); //制造空调 public Aircondition createAircondition(); } //为宝马320系列生产配件 public class FactoryBMW320 implements AbstractFactory{ @Override public Engine createEngine() { return new EngineA(); } @Override public Aircondition createAircondition() { return new AirconditionA(); } } //宝马523系列 public class FactoryBMW523 implements AbstractFactory { @Override public Engine createEngine() { return new EngineB(); } @Override public Aircondition createAircondition() { return new AirconditionB(); } }客户： public class Customer { public static void main(String[] args){ //生产宝马320系列配件 FactoryBMW320 factoryBMW320 = new FactoryBMW320(); factoryBMW320.createEngine(); factoryBMW320.createAircondition(); //生产宝马523系列配件 FactoryBMW523 factoryBMW523 = new FactoryBMW523(); factoryBMW523.createEngine(); factoryBMW523.createAircondition(); } }工厂模式小结： 1、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抽象产品类（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 设计模式系列文章： Java设计模式之创建型：工厂模式详解（简单工厂+工厂方法+抽象工厂） Java设计模式之创建型：建造者模式 Java设计模式之创建型：单例模式 Java设计模式之创建型：原型模式 Java设计模式之结构型：适配器模式 Java设计模式之结构型：装饰器模式 Java设计模式之结构型：代理模式 Java设计模式之结构型：桥接模式 Java设计模式之结构型：外观模式 Java设计模式之结构型：组合模式 Java设计模式之结构型：享元模式 Java设计模式之行为型：策略模式 Java设计模式之行为型：模板方法模式 Java设计模式之行为型：责任链模式 Java设计模式之行为型：观察者模式 Java设计模式之行为型：访问者模式 Java设计模式之行为型：中介者模式 Java设计模式之行为型：命令模式 Java设计模式之行为型：状态模式 Java设计模式之行为型：备忘录模式 Java设计模式之行为型：迭代器模式 Java设计模式之行为型：解释器模式 参考文章： 设计模式读书笔记----简单工厂模式_chenssy 的技术博客-CSDN博客 设计模式读书笔记----工厂方法模式_chenssy 的技术博客-CSDN博客 设计模式读书笔记----抽象工厂模式_chenssy 的技术博客-CSDN博客 JAVA设计模式之抽象工厂模式_一个本科小生的奋斗史-CSDN博客_java抽象工厂模式 |
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