创建模式---工厂三兄弟
工厂模式总概述
在面向对象编程中, 最通常的方法是一个new操作符产生一个对象实例,new操作符就是用来构造对象实例的。但是在一些情况下, new操作符直接生成对象会带来一些问题。举例来说, 许多类型对象的创造需要一系列的步骤: 你可能需要计算或取得对象的初始设置; 选择生成哪个子对象实例; 或在生成你需要的对象之前必须先生成一些辅助功能的对象。 在这些情况,新对象的建立就是一个 “过程”，不仅是一个操作，像一部大机器中的一个齿轮传动。而所谓工厂就是这样的一个角色存在。
工厂模式是最常用的一类创建型设计模式，通常我们所说的工厂模式是指工厂方法模式。一般分为三种：抽象工厂模式>工厂方法>简单工厂。可以理解为从左到右是一个包含的关系。
工厂模式的意图，解决的问题，什么时候使用
工厂模式的意图是在提供给对象A获取对象B 的直接路径，而不需要了解对象B的详细生产过程的情况，工厂就作为管理对象B生产角色。当我们只关注于对象的使用，而不需要关注对象的详细生产工程的时候适用于工厂模式。
下面将对三种最常用工厂模式进行详细讲解。
1.简单工厂模式
简单工厂模式（Simple Factory Pattern），又叫作静态工厂方法模式（Static Factory Method Pattern）。
我们把被创建的对象称为“产品”，把创建产品的对象称为“工厂”。如果要创建的产品不多，只要一个工厂类就可以完成，这种模式叫“简单工厂模式”。简单来说，简单工厂模式有一个具体的工厂类，可以生成多个不同的产品，属于创建型设计模式。
简单工厂模式不在 GoF 23 种设计模式之列。
结果图如下：
public class SimpleFactoryPattern {
public static void main(String[] args) {
String type=Properties.get("type");//从配置文件读取具体类型
Product product = SimpleFactory.makeProduct(2);
product.show();
}
//抽象产品
public interface Product {
void show();
}
//具体产品：ProductA
static class ConcreteProduct1 implements Product {
@Override
public void show() {
System.out.println("具体产品1显示...");
}
}
//具体产品：ProductB
static class ConcreteProduct2 implements Product {
@Override
public void show() {
System.out.println("具体产品2显示...");
}
}
//具体产品：ProductC
static class ConcreteProduct3 implements Product {
@Override
public void show() {
System.out.println("具体产品3显示...");
}
}
final class Const {
static final int PRODUCT_A = 0;
static final int PRODUCT_B = 1;
static final int PRODUCT_C = 2;
}
static class SimpleFactory {
public static Product makeProduct(int kind) {
switch (kind) {
case Const.PRODUCT_A:
return new ConcreteProduct1();
case Const.PRODUCT_B:
return new ConcreteProduct2();
case Const.PRODUCT_C:
return new ConcreteProduct3();
}
return null;
}
}
}
SimpleFactory 工厂通过对参数“kind”的判断，返回不同具体的类的对象。
String type=Properties.get("type");
从配置文件读取具体类型，将具体的对象创建与业务分开，开发者只需要操作抽象类（父类Product）即可。下次需要替换类型直接改配置文件type参数即可，不用改代码，符合开闭原则。
1.1 简单工厂模式优缺点、使用场景
优点：
- 1.结构简单，调用方便。工厂和产品的职责区分明确。
- 2.客户端无需知道所创建具体产品的类名，只需知道参数即可。
缺点：
- 1.简单工厂模式的工厂类单一，负责所有产品的创建，职责过重，一旦异常，整个系统将受影响。且工厂类代码会非常臃肿，违背高聚合原则。
适用场景：
首先说一下弊端，大家也看出来了，如果要新加一种产品，必然会去改动工厂类的源码。并且所以对象的创建逻辑都在工厂静态类里边，会导致这个类的职责过重，代码臃肿。所以，简单工厂类适用创建对象较少，逻辑较简单，并且长期不会变化的场景。
2.工厂方法模式
工厂方法模式（Factory Method Pattern），又称工厂模式、多态工厂模式和虚拟构造器模式，通过定义工厂父类负责定义创建对象的公共接口，而子类则负责生成具体的对象。
将类的实例化（具体产品的创建）延迟到工厂类的子类（具体工厂）中完成，即由子类来决定应该实例化（创建）哪一个类,而代码只面向抽象工厂类和抽象产品类。即使新加入一种产品，只需要增加具体工厂类和具体产品类即可，完全符合开放封闭原则，克服了简单工厂模式中缺点。
在简单工厂模式的基础上新加入了抽象工厂的角色，这里就不做代码举例了。
| 组成（角色） | 关系 | 作用 |
|---|---|---|
| 抽象产品（Product） | 具体产品的父类 | 描述具体产品的公共接口 |
| 具体产品（Concrete Product） | 抽象产品的子类；工厂类创建的目标类 | 描述生产的具体产品 |
| 抽象工厂（Creator） | 具体工厂的父类 | 描述具体工厂的公共接口 |
| 具体工厂（Concrete Creator） | 抽象工厂的子类；被外界调用 描述具体工厂； | 实现FactoryMethod工厂方法创建产品的实例 |
2.1 简单工厂模式优缺点、使用场景
优点：
- 1.工厂类完全符合单一职责原则，开闭原则，体现多态性。
缺点：
- 1.系统中类文件的个数增多，带来编译运行的负担。
- 2.代码中均面向抽象层开发，增加代码易读性和反射等技术带来的系统实现难度。
适用场景：
- 1.适用多扩展，并且变动情况多的情况下。
- 2.当一个类不知道它所需要的对象的类时
3.抽象工厂模式
前面介绍的工厂方法模式中考虑的是一类产品的生产，如畜牧场只养动物、电视机厂只生产电视机、计算机软件学院只培养计算机软件专业的学生等。
同种类称为同等级，也就是说：工厂方法模式只考虑生产同等级的产品，但是在现实生活中许多工厂是综合型的工厂，能生产多等级（种类） 的产品，如农场里既养动物又种植物，电器厂既生产电视机又生产洗衣机或空调，大学既有软件专业又有生物专业等。
本节要介绍的抽象工厂模式将考虑多等级产品的生产，将同一个具体工厂所生产的位于不同等级的一组产品称为一个产品族，图 1 所示的是海尔工厂和 TCL 工厂所生产的电视机与空调对应的关系图。
抽象工厂（AbstractFactory）模式，是一种为访问类提供一个创建一组相关或相互依赖对象的接口，且访问类无须指定所要产品的具体类就能得到同族的不同等级的产品的模式结构。
抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，工厂方法模式只生产一个等级的产品，而抽象工厂模式可生产多个等级的产品。
使用抽象工厂模式一般要满足以下条件。系统中有多个产品族，每个具体工厂创建同一族但属于不同等级结构的产品。
系统一次只可能消费其中某一族产品，即同族的产品一起使用。
抽象工厂模式的扩展有一定的“开闭原则”倾斜性：
- 当增加一个新的产品族时只需增加一个新的具体工厂，不需要修改原代码，满足开闭原则。
- 当产品族中需要增加一个新种类的产品时，则所有的工厂类都需要进行修改，不满足开闭原则。
另一方面，当系统中只存在一个等级结构的产品时，抽象工厂模式将退化到工厂方法模式。
抽象工厂中角色与工厂模式一样，但抽象工厂中方法个数不同，抽象产品的个数也不同：
| 组成（角色） | 关系 | 作用 |
|---|---|---|
| 抽象产品（Product） | 具体产品的父类 | 描述具体产品的公共接口 |
| 具体产品（Concrete Product） | 抽象产品的子类；工厂类创建的目标类 | 描述生产的具体产品 |
| 抽象工厂（Creator） | 具体工厂的父类 | 描述具体工厂的公共接口 |
| 具体工厂（Concrete Creator） | 抽象工厂的子类；被外界调用 描述具体工厂； | 实现FactoryMethod工厂方法创建产品的实例 |
(1) 抽象工厂：提供了产品的生成方法。
interface AbstractFactory {
public Product1 newProduct1();
public Product2 newProduct2();
}
(2) 具体工厂：实现了产品的生成方法。
class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {
public Product1 newProduct1() {
System.out.println("具体工厂 1 生成-->具体产品 11...");
return new ConcreteProduct11();
}
public Product2 newProduct2() {
System.out.println("具体工厂 1 生成-->具体产品 21...");
return new ConcreteProduct21();
}
}
3.1 抽象工厂模式优缺点、使用场景
优点：
- 1.可以在类的内部对产品族中相关联的多等级产品共同管理，而不必专门引入多个新的类来进行管理。
- 2.当需要产品族时，抽象工厂可以保证客户端始终只使用同一个产品的产品组。
- 3.抽象工厂增强了程序的可扩展性，当增加一个新的产品族时，不需要修改原代码，满足开闭原则。
缺点：
- 1.当产品族中需要增加一个新的产品时，所有的工厂类都需要进行修改。增加了系统的抽象性和理解难度。
适用场景：
- 1.当需要创建的对象是一系列相互关联或相互依赖的产品族时，如电器工厂中的电视机、洗衣机、空调等。
- 2.系统中有多个产品族，但每次只使用其中的某一族产品。如有人只喜欢穿某一个品牌的衣服和鞋。
- 3.系统中提供了产品的类库，且所有产品的接口相同，客户端不依赖产品实例的创建细节和内部结构。