对象生产基地-工厂模式

概述

工厂模式，顾名思义就是用来产生对象的，一般分为简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式，严格意义上讲简单工厂不算是一种模式，它是简化版的抽象工厂模式，今天我们主要介绍一下工厂方法模式和抽象工厂模式

工厂方式模式

工厂方法模式，定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类，工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。工厂方法模式是常用的创建类型的设计模式，在创建对象是不会向客户端暴露创建逻辑，使用共同的接口来指向新创建的对象

类图

• Dress为产品的抽象接口，定义了一个color方法
• BlackDress、YellowDress、BlueDress为具体的产品
• AbstractDressFactory为工厂的抽象，定义了创建产品的方法createDress()
• DressFactory为具体创建产品的工厂

具体实现代码

//抽象产品
public interface Dress {
    public void color();
}

//具体产品BlackDress
public class BlackDress implements Dress {
    @Override
    public void color() {
        System.out.println("Black Dress");
    }
}

//具体产品YellowDress
public class YellowDress implements Dress {
    @Override
    public void color() {
        System.out.println("Yellow Dress");
    }
}

//具体产品BlueDress
public class BlueDress implements Dress {
    @Override
    public void color() {
        System.out.println("Blue Dress");
    }
}

//抽象工厂AbstractDressFactory
public interface AbstractDressFactory {
    public Dress createDress(String name);
}

//具体工厂DressFactory
public class DressFactory implements AbstractDressFactory {

    @Override
    public Dress createDress(String name) {
        if(name == null) return null;
        if("Black".equalsIgnoreCase(name)){
            return new BlackDress();
        } else if("Yellow".equalsIgnoreCase(name)){
            return new YellowDress();
        } else if("Blue".equalsIgnoreCase(name)){
            return new BlueDress();
        }
        return null;
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args){
        AbstractDressFactory factory = new DressFactory();
        Dress dress = factory.createDress("Blue");
        dress.color();
    }
}

优缺点

优点

• 良好的封装性，代码结构清晰。调用者想要创建对象，只需要知道名称即可，不需要知道创建的具体细节，降低了模块间的耦合性
• 良好的扩展性。想增加一个产品，直接扩展一个工厂类就可以
• 屏蔽产品的具体实现，调用者只用关心产品的接口，实现模块间解耦

缺点

• 每增加一个产品类，都需要一个具体的产品类和对象实现工厂，类的数量成倍增加，一定程度增加了系统的复杂度

使用场景

• 一个连接服务，需要支持多种连接协议，比如HTTP、FTP、POP3等，可以将这些协议实现相同的接口
• 日志记录，日记记录到数据库、本地日志文件、远程服务器上，多种方式可以实现相同的接口

扩展

1.退化为简单工厂模式
假如我们只有一个模块，只需要一个工厂类，那么就不需要把工厂类进行抽象化，增加系统的复杂度，可以直接使用静态方式就可以了

简单工厂模式下的工厂类

public class SimpleDressFactory {
    public static Dress createDress(String name){
        if(name == null) return null;
        if("Black".equalsIgnoreCase(name)){
            return new BlackDress();
        } else if("Yellow".equalsIgnoreCase(name)){
            return new YellowDress();
        } else if("Blue".equalsIgnoreCase(name)){
            return new BlueDress();
        }
        return null;
    }
}

2.扩展为多个工厂类
我们知道，是由具体的工厂类生产具体的产品的，在上面的代码中，所有的产品共用一个工厂类，可以升级为多个工厂类，各自的工厂负责生产各自的产品

public class BlackDressFactory implements AbstractDressFactory {
    @Override
    public Dress createDress(String name) {
        return new BlackDress();
    }
}

public class YellowDressFactory implements AbstractDressFactory {
    @Override
    public Dress createDress(String name) {
        return new YellowDress();
    }
}

public class BlueDressFactory implements AbstractDressFactory {
    @Override
    public Dress createDress(String name) {
        return new BlueDress();
    }
}

此时各自的工厂负责生产各自的产品，name参数已经不需要，可以修改一个工厂，这样做的好处是各司其职，自己负责生产自己的产品，但带来的代价是类的数量成倍的增加，一定程度增加了维护性和系统复杂度。

注意事项

工厂方法模式作为一种创建类型的设计模式，主要用于复杂对象的生成，简单对象的生成直接用new生成就行了，不需要使用工厂模式，如果简单的对象引入工厂方法模式，反而会增加系统的复杂度而得不偿失。任何的设计模式都是为了解决特定的问题，不同的场景我们使用不同的设计模式是为了方便以后的扩展，但我们也不能过度的设计，让原本简单的问题复杂化。

抽象工厂模式

抽象工厂模式，提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体的类。

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类图

• AbstractShirt、AbstractDress为产品的抽象，他们分别有三个具体的实现
• AbstractFactory是抽象工厂类，有三个具体的工厂实现
• 每个具体的工厂都会生产自己的产品簇

具体实现代码

//抽象产品-Dress
public abstract class AbstractDress {
    public abstract void color();
}

public class BlackDress extends AbstractDress {
    @Override
    public void color() {
        System.out.println("Black Dress");
    }
}

public class YellowDress extends AbstractDress {
    @Override
    public void color() {
        System.out.println("Yellow Dress");
    }
}

public class BlueDress extends AbstractDress {
    @Override
    public void color() {
        System.out.println("Blue Dress");
    }
}

public abstract class AbstractShirt {
    public abstract void color();
}

//抽象产品-Shirt
public class BlackShirt extends AbstractShirt {
    @Override
    public void color() {
        System.out.println("Black Shirt");
    }
}

public class YellowShirt extends AbstractShirt {
    @Override
    public void color() {
        System.out.println("Yellow Shirt");
    }
}

public class BlueShirt extends AbstractShirt {
    @Override
    public void color() {
        System.out.println("Blue Shirt");
    }
}

//抽象工厂
public abstract class AbstractFactory {
    public abstract AbstractDress createDress();
    public abstract AbstractShirt createShirt();
}

public class BlackColorFactory extends AbstractFactory {
    @Override
    public AbstractDress createDress() {
        return new BlackDress();
    }

    @Override
    public AbstractShirt createShirt() {
        return new BlackShirt();
    }
}
public class YellowColorFactory extends AbstractFactory {
    @Override
    public AbstractDress createDress() {
        return new YellowDress();
    }

    @Override
    public AbstractShirt createShirt() {
        return new YellowShirt();
    }
}

public class BlueColorFactory extends AbstractFactory {
    @Override
    public AbstractDress createDress() {
        return new BlueDress();
    }

    @Override
    public AbstractShirt createShirt() {
        return new BlackShirt();
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args){
        AbstractFactory blackFactory = new BlackColorFactory();
        blackFactory.createDress().color();
        blackFactory.createShirt().color();

        AbstractFactory yellowFactory = new YellowColorFactory();
        yellowFactory.createDress().color();
        yellowFactory.createShirt().color();

        AbstractFactory blueFactory = new BlueColorFactory();
        blueFactory.createDress().color();
        blueFactory.createShirt().color();
    }
}

优缺点

优点

• 封装性，每个产品的实现类不是高层模块要关心的
• 抽象工厂模式可以在类内部对产品族的关联关系进行定义和描述，而不必专门引入一个新的类来进行管理

缺点

抽象工厂模式的最大缺点就是产品族扩展非常困难，假如需要增加一个产品，需要在AbstractFactory中新增加一个create×××()方法，对应的所有具体工厂都要跟着新增这个工厂，这违背了开闭原则

抽象工厂模式使用场景

抽象工厂模式的使用场景非常简单：一个对象族（或是一组没有任何关系的对象）都有相同的约束，则可以使用抽象工厂模式。
就是一个继承体系中，如果存在着多个等级结构（即存在着多个抽象类），并且分属各个等级结构中的实现类之间存在着一定的关联或者约束，就可以使用抽象工厂模式。假如各个等级结构中的实现类之间不存在关联或约束，则使用多个独立的工厂来对产品进行创建，则更合适一点

工厂方法与抽象工厂的比较

• 所有的工厂都是用来封装对象的，通过减少应用程序和具体的类之间的依赖来减少耦合
• 工厂方法提供一个抽象接口来创建一个产品，而抽象工厂提供一个抽象接口来创建一个产品家族
• 工厂方法使用继承来把对象的创建委托给子类，子类实现工厂方法来创建对象。而抽象工厂使用对象组合，对象的创建被实现在工厂接口所暴露出来的方法中
• 抽象工厂中往往包含有工厂方法模式

总结一下

• 工厂方法模式，定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类，工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类
• 工厂方法模式的优点
  • 良好的封装性，代码结构清晰。调用者想要创建对象，只需要知道名称即可，不需要知道创建的具体细节，降低了模块间的耦合性
  • 良好的扩展性。想增加一个产品，直接扩展一个工厂类就可以
  • 屏蔽产品的具体实现，调用者只用关心产品的接口，实现模块间解耦
• 工厂方法模式的缺点
  • 每增加一个产品类，都需要一个具体的产品类和对象实现工厂，类的数量成倍增加，一定程度增加了系统的复杂度
• 工厂方法模式的使用场景
  • 一个连接服务，需要支持多种连接协议，比如HTTP、FTP、POP3等，可以将这些协议实现相同的接口
  • 日志记录，日记记录到数据库、本地日志文件、远程服务器上，多种方式可以实现相同的接口
• 扩展
  • 退化为简单工厂模式
  • 扩展为多个工厂类
• 注意事项：适度设计，引入设计模式是为了真正的解决问题，避免过度设计增加系统的复杂性
• 抽象工厂模式，提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体的类
• 抽象工厂模式的优点
  • 封装性，每个产品的实现类不是高层模块要关心的
  • 抽象工厂模式可以在类内部对产品族的关联关系进行定义和描述，而不必专门引入一个新的类来进行管理
• 抽象工厂模式的缺点
  • 抽象工厂模式的最大缺点就是产品族扩展非常困难
• 抽象工厂模式使用场景
  • 一个对象族（或是一组没有任何关系的对象）都有相同的约束，则可以使用抽象工厂模式
• 工厂方法与抽象工厂的比较
  • 所有的工厂都是用来封装对象的，通过减少应用程序和具体的类之间的依赖来减少耦合
  • 工厂方法提供一个抽象接口来创建一个产品，而抽象工厂提供一个抽象接口来创建一个产品家族
  • 工厂方法使用继承来把对象的创建委托给子类，子类实现工厂方法来创建对象。而抽象工厂使用对象组合，对象的创建被实现在工厂接口所暴露出来的方法中
  • 抽象工厂中往往包含有工厂方法模式

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