Java 设计模式——工厂模式

前言

一、简介

前言

最近在复习java设计模式中的工厂模式。本来有一点小小的理解。不过看了好多篇博客后，感觉都写的不错，就是有点太零散了。最后还是决定自己手写一把，加深印象。顺便做个总结，以后复习起来也方便许多。

一、简介

目前从网上了解工厂模式大体分为简单工厂、工厂方法、抽象工厂等三种模式。工厂方法模式也可称为工厂模式，与抽象模式都是属于GOF23种设计模式中的一员。可以大概理解为：简单工厂进阶变成了工厂方法，然后再进阶成了抽象工厂。难度逐步增加，也越来越抽象。下面按先易到难逐个分析。

二、简单工厂模式

属于创建型模式，又叫做静态工厂方法模式，不属于23种GOF设计模式之一。是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。实质是由一个工厂类根据传入的参数，动态决定应该创建哪一个产品类（这些产品类继承自一个父类或接口）的实例。

作用：将“类实例化的操作”与“使用对象的操作”分开，让使用者不用知道具体参数就可以实例化出所需要的“产品”类，从而避免了在客户端代码中显式指定，实现了解耦。

主要角色
工厂：负责实现创建所有实例的内部逻辑，并提供一个外界调用的方法，创建所需的产品对象。
抽象产品：负责描述产品的公共接口
具体产品：描述生产的具体产品。
举个简单易懂的例子：
“假设”有一台饮料机（工厂），可以调出各种口味的饮料（抽象产品），有三个按钮（参数）对应这三种饮料（具体产品）。这时候你可以根据点击按钮来选择你喜欢的饮料。

/**
 *  @ Product.java
 *  抽象产品
 *  描述产品的公共接口
 */
abstract  class Product {
	//产品介绍
	abstract void intro();
}

/**
 * @ AProduct.java
 * 具体产品A
 * （可以看成是一种饮料：可乐）
 */
public class AProduct extends Product{
	@Override
	void intro() {
		System.out.println("可乐");
	}
}

/**
 * @ BProduct.java
 * @具体产品B
 * @（可以看成是一种饮料：奶茶）
 */
public class BProduct extends Product{
	@Override
	void intro() {
		System.out.println("奶茶");
	}
}

/**
 * @ CProduct.java
 * 具体产品C
 * （可以看成是一种饮料：咖啡）
 */
public class CProduct extends Product{
	@Override
	void intro() {
		System.out.println("咖啡");
	}
}

Factory.java

/**
 * 工厂
 * 负责实现创建所有实例的内部逻辑，并提供一个外界调用的方法，创建所需的产品对象。
 */
public class Factory {
	/**
	 * 供外界调用的方法
	 * （可以看成是对外提供的三种按钮）
	 * @param type 
	 * @return 产品实例
	 */
	public static Product getProduct(String type) {
		switch (type) {
			case "A":
				return new AProduct();
			case "B":
				return new BProduct();
			case "C":
				return new CProduct();
			default:
				return null;
		}
	}
}

测试

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		//创建具体的工厂
		Factory factory = new Factory();
		//根据传入的参数生产不同的产品实例
		//(按下不同的按钮，获取饮料)
		Product A = Factory.getProduct("A");
		A.intro();
		Product B = Factory.getProduct("B");
		B.intro();
		Product C = Factory.getProduct("C");
		C.intro();
	}
}

根据例子可以描述为：一个抽象产品类，可以派生出多个具体产品类。一个具体工厂类，通过往此工厂的static方法中传入不同参数，产出不同的具体产品类实例。

优点：将创建使用工作分开，不必关心类对象如何创建，实现了解耦；
缺点：违背“开放 - 关闭原则”，一旦添加新产品就不得不修改工厂类的逻辑，这样就会造成工厂逻辑过于复杂。

三、工厂方法模式

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。一种常用的对象创建型设计模式,此模式的核心精神是封装类中不变的部分。

作用：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。

主要角色
抽象工厂：描述具体工厂的公共接口
具体工厂：描述具体工厂，创建产品的实例，供外界调用
抽象产品：负责描述产品的公共接口
具体产品：描述生产的具体产品

举个简单易懂的例子：
“假设”有各类的饮料机（抽象工厂），可以调出各种的饮料（抽象产品）。但是一类饮料机（具体工厂），只能生产一种饮料（具体产品）。如果你需要喝可乐，就需要买可乐饮料机。

产品：Product.java 、ProductA.java 、ProductB.java

/**
 * @ Product.java 
 *   抽象产品
 */
abstract class Product {
	//产品介绍
	abstract void intro();
}

/**
 * @ ProductA.java 
 * 具体产品A
 */
public class ProductA extends Product{
	@Override
	void intro() {
		System.out.println("饮料A");
	}
}

/**
 * @ ProductB.java 
 * 具体产品B
 */
public class ProductB extends Product{
    @Override
	void intro() {
		System.out.println("饮料B");
	}
}

工厂：Factory.java、FactoryA.java 、FactoryB.java

/**
 *  @ Factory.java
 *    抽象工厂
 */
abstract class Factory {
	//生产产品
	abstract Product getProduct();
}

/**
 * @ FactoryA.java
 * 具体工厂A
 * 负责具体的产品A生产
 */
public class FactoryA extends Factory{
	@Override
	Product getProduct() {
		return new ProductA();
	}
}

/**
 * @ FactoryB.java
 * @具体工厂B
 * 负责具体的产品B生产
 */
public class FactoryB extends Factory{
	@Override
	Product getProduct() {
		return new ProductB();
	}
}

测试：Test.java

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		//创建具体的工厂
		FactoryA factoryA = new FactoryA();
		//生产相对应的产品
		factoryA.getProduct().intro();
		FactoryB factoryB = new FactoryB();
		factoryB.getProduct().intro();
	}
}

根据例子可以描述为：一个抽象产品类，可以派生出多个具体产品类。一个抽象工厂类，可以派生出多个具体工厂类。每个具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例。

优点：

符合开-闭原则：新增一种产品时，只需要增加相应的具体产品类和相应的工厂子类即可

符合单一职责原则：每个具体工厂类只负责创建对应的产品

缺点：

增加了系统的复杂度：类的个数将成对增加

增加了系统的抽象性和理解难度

一个具体工厂只能创建一种具体产品

四、抽象工厂模式

定义：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类；具体的工厂负责实现具体的产品实例。
解决的问题：每个工厂只能创建一类产品（工厂方法模式）

抽象工厂模式与工厂方法模式最大的区别：抽象工厂中每个工厂可以创建多种类的产品；而工厂方法每个工厂只能创建一类

主要对象
抽象工厂：描述具体工厂的公共接口
具体工厂：描述具体工厂，创建产品的实例，供外界调用
抽象产品族：描述抽象产品的公共接口
抽象产品：描述具体产品的公共接口
具体产品：具体产品

举个简单易懂的例子：（找了个不怎么好的比喻，看不懂得可以看相关推荐链接）
“假设”有各类的自动售卖机（抽象工厂），可以出售各类食品（抽象产品族）。
有饮料、零食（抽象产品），比如常见的零食售卖机（具体工厂），出售矿泉水与面包（具体产品）。

产品：Product、ProductA、ProductB、ProductAa、ProductBb

/**
 * @ Product.java
 * 抽象产品族 (食品)
 */
abstract class Product {
	//产品介绍
	abstract void intro();
}

/**
 * @ ProductA.java
 * 抽象产品	 (饮料)
 */
abstract class ProductA extends Product{
	@Override
	abstract void intro();
}

/**
 * @ ProductB.java
 * 抽象产品	 (零食)
 */
abstract class ProductB extends Product{
	@Override
	abstract void intro();
}

/**
 * @ ProductAa.java
 * 具体产品	 (矿泉水)
 */
public  class ProductAa extends ProductA{
	@Override
	void intro() {
		System.out.println("矿泉水");
	}
}

/**
 * @ ProductBb.java
 * 抽象产品	 (面包)
 */
public class ProductBb extends ProductB{
	@Override
	void intro() {
		System.out.println("面包");
	}
}

工厂：Factory.java、FactoryA.java

/**
 * @ Factory.java
 * 抽象工厂
 */
abstract class Factory {
	//生产饮料
	abstract Product getProductA();
	//生产零食
	abstract Product getProductB();
}

/**
 * @ FactoryA.java
 * 具体工厂A
 * 负责具体的A类产品生产
 */
public class FactoryA extends Factory{
	@Override
	Product getProductA() {
		//生产矿泉水
		return new ProductAa();
	}
	@Override
	Product getProductB() {
		//生产面包
		return new ProductBb();
	}
}

测试：Test.java

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		//创建零食售卖机（具体工厂），
		FactoryA factoryA = new FactoryA();
		//获取矿泉水与面包（具体产品）
		factoryA.getProductA().intro();
		factoryA.getProductB().intro();
	}
}

根据实例可以描述为：多个抽象产品类，每个抽象产品类可以派生出多个具体产品类。一个抽象工厂类，可以派生出多个具体工厂类。每个具体工厂类可以创建多个具体产品类的实例。.

优点：

降低耦合

符合开-闭原则

符合单一职责原则

不使用静态工厂方法，可以形成基于继承的等级结构。

缺点：难以扩展新种类产品

五、总结

角色不同：

简单工厂：具体工厂、抽象产品、具体产品

工厂方法：抽象工厂、具体工厂、抽象产品、具体产品

抽象工厂：抽象工厂、具体工厂、抽象产品族、抽象产品、具体产品

定义：

简单工厂：由一个工厂类根据传入的参数，动态决定应该创建哪一个产品类（继承自一个父类或接口）的实例。

工厂方法：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

抽象工厂：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类；具体的工厂负责实现具体的产品实例。

对比：