Java设计模式之二 ----- 工厂模式

在上一篇中我们学习了单例模式，介绍了单例模式创建的几种方法以及最优的方法。本篇则介绍设计模式中的工厂模式，主要分为简单工厂模式、工厂方法和抽象工厂模式。

简单工厂模式

简单工厂模式是属于创建型模式，又叫做静态工厂方法模式。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。调用只需要告诉工厂类所需要的类型，工厂类就会返回需要的产品类工厂的子类。可以说是工厂模式中最简单的一种。

打个比方，我们在电脑经常玩游戏，我们只需要告诉电脑我们要玩什么游戏，电脑就会打开这个游戏，我们并不需要关心游戏是怎么运作的。
我们可以在以下的代码中进行相应的说明。

我们首先创建一个游戏总类接口，包含一个玩游戏的方法；然后再由各自的游戏类继承该类并实现该类的方法，最后在创建一个工程类根据不同的游戏进行创建对象。

简单工厂模式，就是建立一个工厂类，对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。首先看下关系图：

那么实现的代码如下：

代码示例：


    private static final String MAIL="MAIL"; 
    private static final String SMS="SMS"; public static void main(String[] args) { Sender send1= SenderFactory.produce(MAIL); Sender send2= SenderFactory.produce(SMS); send1.play(); send2.play(); } } interface Sender{ void Send(); } class MailSender implements Sender{ @Override public void send() { System.out.println("this is mail sender!"); } } class SmsSender implements Sender{ @Override public void send() { System.out.println("this is sms sender!"); } } class SendFactory{ private static final String MAIL="MAIL"; private static final String SMS="SMS"; public static Sender produce(String type){ if(MAIL.equalsIgnoreCase(type)){ return new MailSender(); }else if(SMS.equalsIgnoreCase(type)){ return new SmsSender(); } return null; }

输出结果：

this  is mail sender!

this  is  sms sender!

我们在使用简单工厂模式进行实现该功能之后，会发现我们将游戏类的实例化放到了工厂类中实现，隐藏了对象创建的细节，并且不需要知道是怎么玩的，只需要知道调用该工厂类就行了。而且方便切换，因为只需更改工厂类传递的类型值就行了。
但是我们也发现一个问题，如果我们需要新增一个游戏类，那么需要新定义一个接口，然后还要在工厂类中添加一个判断分支，如果少量的话还好，但是大量的话就比较麻烦了，并且这也违背了开放-封闭原则。

工厂方法模式

工厂方法模式是 Java 中最常用的设计模式之一，属于创建型模式。定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。

在简单工厂模式中，我们发现在添加子类的时候，相应的也需要在工厂类中添加一个判断分支，是违背了开放-封闭原则的。而工厂方法模式就是主要解决这个问题的。

这里还是用上述的玩游戏示例，只不过这里每个游戏都是由各自的游戏工厂类实现。主要区别就是由一个工厂类变成了多个了，降低了耦合度。如果新增一个游戏类，相应的也只需在新增一个工厂类而已，并且完美的遵循了开放-封闭原则。

工厂方法模式，是对普通工厂方法模式的改进，在普通工厂方法模式中，如果传递的字符串出错，则不能正确创建对象，而多个工厂方法模式是提供多个工厂方法，分别创建对象。关系图：

将上述代码更改之后，相应的代码实现如下：

代码示例：

    private static final String LOL="LOL"; 
    private static final String DNF="DNF"; private static final String WOW="WOW"; public static void main(String[] args) { Game game3=new LOLFactory().playGame(); Game game4=new DNFFactory().playGame(); Game game5=new WOWFactory().playGame(); game3.play(); game4.play(); game5.play(); } interface Game{ void play(); } class LOL implements Game{ @Override public void play() { System.out.println("正在玩LOL..."); } } class DNF implements Game{ @Override public void play() { System.out.println("正在玩DNF..."); } } class WOW implements Game{ @Override public void play() { System.out.println("正在玩WOW..."); } } interface ComputerFactory2{ Game playGame(String game); } class LOLFactory implements ComputerFactory2{ @Override public Game playGame() { return new LOL(); } } class DNFFactory implements ComputerFactory2{ @Override public Game playGame() { return new DNF(); } } class WOWFactory implements ComputerFactory2{ @Override public Game playGame() { return new WOW(); } }

输出结果：

正在玩LOL...
正在玩DNF...
正在玩WOW...

可以看到使用工厂方法模式之后，我们的代码更加清晰了，扩展性也变高了，如果想增加一个产品，只要扩展一个工厂类就可以。但是随之而来的是在系统中增加了复杂度，每增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对象实现工厂类。
所以在是否使用该模式需注意。
使用该模式比较经典的使用案例是大名鼎鼎的hibernate框架在选择数据库方言这块。但是如果直接简单的new一个对象的话，则不必使用了，若使用反而会增加系统的复杂度。

抽象工厂模式

抽象工厂模式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。也就是提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

抽象工厂模式相比工厂方法模式来说更加复杂，也更难理解，但是更容易扩展。
抽象工厂模式就将同一类的产品子类归为一类，让他们继承同一个抽象子类，然后把它们当作一组，然后再把多个组组成一个族。
打个比方，还是上述的玩游戏，我们可以把LOL和WOW当作PVP类型的游戏，也可以把DNF和WOW当作PVE类型的游戏。

我们先看看图，然后就和代码，就比较容易理解。

那么相应更改的代码如下：

代码示例：

    private static final String LOL="LOL"; 
    private static final String DNF="DNF"; private static final String WOW="WOW"; public static void main(String[] args) { ComputerFactory3 cf3=new PVPFactory(); cf3.playGame().play(); cf3.playGame2().play(); ComputerFactory3 cf4=new PVEFactory(); cf4.playGame().play(); cf4.playGame2().play(); } } interface Game{ void play(); } class LOL implements Game{ @Override public void play() { System.out.println("正在玩LOL..."); } } class DNF implements Game{ @Override public void play() { System.out.println("正在玩DNF..."); } } class WOW implements Game{ @Override public void play() { System.out.println("正在玩WOW..."); } } interface ComputerFactory3{ Game playGame(); Game playGame2(); } class PVPFactory implements ComputerFactory3{ @Override public Game playGame() { return new LOL(); } @Override public Game playGame2() { return new WOW(); } } class PVEFactory implements ComputerFactory3{ @Override public Game playGame() { return new DNF(); } @Override public Game playGame2() { return new WOW(); } }

输出结果：

正在玩LOL...
正在玩WOW...
正在玩DNF...
正在玩WOW...

在抽象工厂模式中，可以在不需要知道产品是怎么样的，只需知道是哪个工厂类就行了。我们也可以根据子类的共同的特性而将它们设计在一起，组成一个相同类型组，可以很方便的直接调用。但是相对的，产品族比较难以扩展，增加一个产品，需要增加相应的接口和实现类。例如某个品牌的手机，有不同系列，每个系列有不同的型号，如果只是增加型号的话，比较容易，但是相对的，增加某个系列就比较麻烦了。
所以我们在使用抽象工厂模式，也需要相应的结合实际场景来使用。