Java设计模式（一）工厂模式

1、工厂模式简介

工厂模式（Factory Pattern）是 Java 中最常用的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，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，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。

2、工厂模式分类

2.1 简单工厂模式

简单工厂模式又 叫静态工厂方法模式（Static FactoryMethod Pattern）,是通过专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。
实现
我们将创建一个 Shape 接口和实现 Shape 接口的实体类。下一步是定义工厂类 ShapeFactory。
FactoryPatternDemo，我们的演示类使用 ShapeFactory 来获取 Shape 对象。它将向 ShapeFactory 传递信息（CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE），以便获取它所需对象的类型。

步骤1
创建一个接口:

//Shape.java
public interface Shape {
   void draw();
}

步骤2
创建实现接口的实体类。

//Rectangle.java
public class Rectangle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

//Square.java
public class Square implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}

//Circle.java
public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

步骤 3
创建一个工厂，生成基于给定信息的实体类的对象。

//ShapeFactory.java
public class ShapeFactory {
    
   //使用 getShape 方法获取形状类型的对象
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }        
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
         return new Square();
      }
      return null;
   }
}

步骤 4
使用该工厂，通过传递类型信息来获取实体类的对象。

//FactoryPatternDemo.java
public class FactoryPatternDemo {
 
   public static void main(String[] args) {
      ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();
 
      //获取 Circle 的对象，并调用它的 draw 方法
      Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
 
      //调用 Circle 的 draw 方法
      shape1.draw();
 
      //获取 Rectangle 的对象，并调用它的 draw 方法
      Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
 
      //调用 Rectangle 的 draw 方法
      shape2.draw();
 
      //获取 Square 的对象，并调用它的 draw 方法
      Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
 
      //调用 Square 的 draw 方法
      shape3.draw();
   }
}

步骤 5
执行程序，输出结果：

Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.

2.2 工厂方法模式

定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个，工厂方法让类把实例化推迟到了子类。
实现
我们将创建 Shape 接口和接口的实体类。下一步是创建抽象工厂类 AbstractFactory。接着定义工厂类 ShapeFactory1和ShapeFactory2 ，两个工厂类都扩展了 AbstractFactory。
AbstractFactoryPatternDemo，我们的演示类分别使用 ShapeFactory1 和 ShapeFactory2 来获取两个的 Shape 集合对象。

步骤 1
接口类和实体类的创建代码同简单工厂模式

步骤2
为Shape 对象创建抽象类来获取工厂。

//AbstractFactory.java
public abstract class AbstractFactory {
	public abstract Shape[] getShapes() ;
}

步骤3
创建扩展了 AbstractFactory 的工厂类，生成Shape实体类的集合对象。

//ShapeFactory1.java
public class ShapeFactory1 extends AbstractFactory {
    
	@Override
	public Shape[] getShapes() {
		return new Shape[] {new Circle(),new Square()};
	}
}

//ShapeFactory2.java
public class ShapeFactory2 extends AbstractFactory {

	@Override
	public Shape[] getShapes() {
		return new Shape[] {new Rectangle(),new Square()};
	}

}

步骤 4
分别使用不同的工厂，来获取Shape实体类的集合对象。

//AbstractFactoryPatternDemo.java
public class AbstractFactoryPatternDemo {

	public static void main(String[] args) {
		//获取工厂1
		ShapeFactory1 shapeFactory1 = new ShapeFactory1();
		
		//获取工厂1的对象集合
		Shape[] shapes1 = shapeFactory1.getShapes();
		System.out.println("==工厂1的对象集合==");
		for(int i=0;i<shapes1.length;i++) {
			//调用 对象 的 draw 方法
			if(shapes1[i] != null) {
				shapes1[i].draw();
			}else {
				break;
			}
		}
		
		//获取工厂2
		ShapeFactory2 shapeFactory2 = new ShapeFactory2();
		
		//获取工厂2的对象集合
		Shape[] shapes2 = shapeFactory2.getShapes();
		System.out.println("==工厂2的对象集合==");
		for(int i=0;i<shapes2.length;i++) {
			//调用 对象 的 draw 方法
			if(shapes2[i] != null) {
				shapes2[i].draw();
			}else {
				break;
			}
		}
	}
}

步骤 5
执行程序，输出结果：

==工厂1的对象集合==
Inside Circle::draw() method.
Inside Square::draw() method.
==工厂2的对象集合==
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.

2.3 抽象工厂模式

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是围绕一个超级工厂创建其他工厂。该超级工厂又称为其他工厂的工厂。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
在抽象工厂模式中，接口是负责创建一个相关对象的工厂，不需要显式指定它们的类。每个生成的工厂都能按照工厂模式提供对象。
实现
我们将创建 Shape 和 Color 接口和实现这些接口的实体类。下一步是创建抽象工厂类 AbstractFactory。接着定义工厂类 ShapeFactory 和 ColorFactory，这两个工厂类都是扩展了 AbstractFactory。然后创建一个工厂创造器/生成器类 FactoryProducer。
AbstractFactoryPatternDemo，我们的演示类使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory 对象。它将向 AbstractFactory 传递形状信息 Shape（CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE），以便获取它所需对象的类型。同时它还向 AbstractFactory 传递颜色信息 Color（RED / GREEN / BLUE），以便获取它所需对象的类型。

步骤 1
形状接口类和实体类的创建代码同简单工厂模式

步骤 3
为颜色创建一个接口。

//Color.java
public interface Color {
   void fill();
}

步骤4
创建实现颜色接口的实体类。

//Red.java
public class Red implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Red::fill() method.");
   }
}

//Green.java
public class Green implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Green::fill() method.");
   }
}

//Blue.java
public class Blue implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Blue::fill() method.");
   }
}

步骤 5
为 Color 和 Shape 对象创建抽象类来获取工厂。

//AbstractFactory.java
public abstract class AbstractFactory {
   public abstract Color getColor(String color);
   public abstract Shape getShape(String shape) ;
}

步骤 6
创建扩展了 AbstractFactory 的工厂类，基于给定的信息生成实体类的对象。

//ShapeFactory.java
public class ShapeFactory extends AbstractFactory {
    
   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }        
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
         return new Square();
      }
      return null;
   }
   
   @Override
   public Color getColor(String color) {
      return null;
   }
}

//ColorFactory.java
public class ColorFactory extends AbstractFactory {
    
   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      return null;
   }
   
   @Override
   public Color getColor(String color) {
      if(color == null){
         return null;
      }        
      if(color.equalsIgnoreCase("RED")){
         return new Red();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("GREEN")){
         return new Green();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("BLUE")){
         return new Blue();
      }
      return null;
   }
}

步骤 7
创建一个工厂创造器/生成器类，通过传递形状或颜色信息来获取工厂。

//FactoryProducer.java
public class FactoryProducer {
   public static AbstractFactory getFactory(String choice){
      if(choice.equalsIgnoreCase("SHAPE")){
         return new ShapeFactory();
      } else if(choice.equalsIgnoreCase("COLOR")){
         return new ColorFactory();
      }
      return null;
   }
}

步骤 8
使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory，通过传递类型信息来获取实体类的对象。

//AbstractFactoryPatternDemo.java
public class AbstractFactoryPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
 
      //获取形状工厂
      AbstractFactory shapeFactory = FactoryProducer.getFactory("SHAPE");
 
      //获取形状为 Circle 的对象
      Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
 
      //调用 Circle 的 draw 方法
      shape1.draw();
 
      //获取形状为 Rectangle 的对象
      Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
 
      //调用 Rectangle 的 draw 方法
      shape2.draw();
      
      //获取形状为 Square 的对象
      Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
 
      //调用 Square 的 draw 方法
      shape3.draw();
 
      //获取颜色工厂
      AbstractFactory colorFactory = FactoryProducer.getFactory("COLOR");
 
      //获取颜色为 Red 的对象
      Color color1 = colorFactory.getColor("RED");
 
      //调用 Red 的 fill 方法
      color1.fill();
 
      //获取颜色为 Green 的对象
      Color color2 = colorFactory.getColor("Green");
 
      //调用 Green 的 fill 方法
      color2.fill();
 
      //获取颜色为 Blue 的对象
      Color color3 = colorFactory.getColor("BLUE");
 
      //调用 Blue 的 fill 方法
      color3.fill();
   }
}

步骤 9
执行程序，输出结果：

Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.
Inside Red::fill() method.
Inside Green::fill() method.
Inside Blue::fill() method.