工廠模式介紹

工廠模式也是非常常見的設(shè)計(jì)模式之一，其屬于創(chuàng)建型模式。工廠模式分類：簡(jiǎn)單工廠（Simple Factory）、工廠方法（Factory Method）、抽象工廠（Abstract Factory），嚴(yán)格來講，簡(jiǎn)單工廠不屬于工廠設(shè)計(jì)模式。

好處

• 解耦：工廠模式主要是為了對(duì)象的創(chuàng)建和使用的分離
• 降低代碼重復(fù)：如果對(duì)象創(chuàng)建很復(fù)雜，則每次創(chuàng)建都需要重復(fù)很多代碼，通過工廠包裝起來可以減少重復(fù)代碼
• 方便維護(hù)：如果創(chuàng)建對(duì)象的邏輯有修改，則只需要修改工廠內(nèi)代碼，而不用修改每個(gè)創(chuàng)建對(duì)象的代碼。

常見的應(yīng)用

• Spring中的BeanFactory.getBean(beanName)
• 日志當(dāng)中的LoggerFactory.getLogger(name)
• Java加密時(shí) KeyGenerator keygen=KeyGenerator.getInstance("AES");
• RabbitMQ的Java客戶端創(chuàng)建連接 ：

//創(chuàng)建連接工廠
ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory("192.168.74.4");
// 通過連接工廠獲取連接
Connection connection = factory.newConnection();

簡(jiǎn)單工廠（Simple Factory）

簡(jiǎn)單工廠并不在23種設(shè)計(jì)模式之中，屬于特殊的工廠模式，應(yīng)用的相對(duì)來說少一點(diǎn)。客戶端實(shí)例化對(duì)象的時(shí)候不用通過new Audi()的方式，而是可以通過往統(tǒng)一工廠傳入相應(yīng)的條件返回對(duì)應(yīng)的實(shí)例對(duì)象（主要通過if-else或者switch-case進(jìn)行判斷，違背了開閉原則），屏蔽了實(shí)例化對(duì)象的具體邏輯細(xì)節(jié)。

適用場(chǎng)景

1. 需要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象較少。
2. 客戶端不關(guān)心對(duì)象的創(chuàng)建過程。

角色分配：

• 工廠(Factory)角色：簡(jiǎn)單工廠模式的核心，它負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建所有實(shí)例的內(nèi)部邏輯。工廠類可以被外界直接調(diào)用，創(chuàng)建所需的產(chǎn)品對(duì)象。
• 抽象產(chǎn)品(Product)角色 :簡(jiǎn)單工廠模式所創(chuàng)建的所有對(duì)象的父類，它負(fù)責(zé)描述所有實(shí)例所共有的公共接口。
• 具體產(chǎn)品(Concrete Product)角色:簡(jiǎn)單工廠模式的創(chuàng)建目標(biāo)，所有創(chuàng)建的對(duì)象都是充當(dāng)這個(gè)角色的某個(gè)具體類的實(shí)例。

其UML類圖如下所示：

應(yīng)用案例：

• Java加密時(shí) KeyGenerator keygen=KeyGenerator.getInstance("AES");
• DateFormat類中的public final static DateFormat getDateInstance(int style)

優(yōu)缺點(diǎn)：

• 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，隱藏了創(chuàng)建對(duì)象的細(xì)節(jié)，創(chuàng)建對(duì)象的邏輯修改時(shí)，客戶端不用進(jìn)行修改。
• 缺點(diǎn)：違背了開閉原則，每次新增刪除子類的時(shí)候都要修改工廠的邏輯，而且創(chuàng)建對(duì)象的邏輯都包含在工廠內(nèi)，后面子類太多的話這塊代碼會(huì)非常多，難以維護(hù)。

簡(jiǎn)單工廠實(shí)現(xiàn)：

我們創(chuàng)建一個(gè)Car接口，里面包含一個(gè)getName方法用以返回具體的品牌名稱，接口有兩個(gè)實(shí)現(xiàn)類Audi和Bmw，分別返回了品牌名稱 "Audi" 和 "Bmw"。

package com.wkp.designpattern.factory;
//汽車接口
public interface Car {
 
	//返回汽車的品牌
	public String getName();
}

package com.wkp.designpattern.factory;
 
public class Audi implements Car {
 
	public String getName() {
		return "Audi";
	}
}

package com.wkp.designpattern.factory;
 
public class Bmw implements Car {
 
	public String getName() {
		return "Bmw";
	}
}

下面是簡(jiǎn)單工廠的核心，用于創(chuàng)建對(duì)象

package com.wkp.designpattern.simple.factory;
 
import com.wkp.designpattern.factory.Audi;
import com.wkp.designpattern.factory.Bmw;
import com.wkp.designpattern.factory.Car;
 
public class SimpleFactory {
 
	public Car getCar(String name){
		if("Audi".equals(name)){
			return new Audi();
		}else if("Bmw".equals(name)){
			return new Bmw();
		}else{
			System.out.println("沒法生產(chǎn)這個(gè)車");
			return null;
		}
	}
}

測(cè)試代碼如下：

package com.wkp.designpattern.simple.factory;
import com.wkp.designpattern.factory.Car;
 
public class SimpleFactoryTest {
 
	public static void main(String[] args) {
		SimpleFactory factory = new SimpleFactory();
		
		Car car1 = factory.getCar("Audi");
		System.out.println(car1.getName());
		Car car2 = factory.getCar("Bmw");
		System.out.println(car2.getName());
	}
}

輸出結(jié)果如下：

Audi
Bmw

這里每增加一個(gè)新的子類，getCar方法就要添加if判斷，刪除了子類這里也要修改，顯然違反了開閉原則，而且創(chuàng)建對(duì)象的邏輯全部都在這個(gè)方法中，隨著創(chuàng)建對(duì)象的增加，這里的邏輯會(huì)非常多。當(dāng)然我們可以通過反射的方式對(duì)上面的工廠進(jìn)行改進(jìn)如下：

//利用反射改進(jìn)的簡(jiǎn)單工廠，添加的時(shí)候不用修改getCar方法
public class ReflectSimpleFactory {
 
	//參數(shù)className為完整類名
	public Car getCar(String className){
		Car obj=null;
		try {
			obj=(Car) Class.forName(className).newInstance();
		} catch (InstantiationException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (IllegalAccessException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (ClassNotFoundException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return obj;
	}
}

public class ReflectSimpleFactoryTest {
 
	public static void main(String[] args) {
		ReflectSimpleFactory factory = new ReflectSimpleFactory();
		Car car1 = factory.getCar("com.wkp.designpattern.factory.Audi");
		System.out.println(car1.getName());
		Car car2 = factory.getCar("com.wkp.designpattern.factory.Bmw");
		System.out.println(car2.getName());
	}
}

輸出結(jié)果不變，也符合了開閉原則，但是要傳入完整類名也不方便，可以通過xml或者配置文件的方式進(jìn)行改進(jìn)。

工廠方法（Factory Method）

工廠方法的應(yīng)用是最多的，工廠方法中不再提供統(tǒng)一的工廠創(chuàng)建對(duì)象，而是針對(duì)不同的對(duì)象提供不同的工廠。定義一個(gè)創(chuàng)建對(duì)象的接口，讓其子類自己決定實(shí)例化哪一個(gè)工廠類，創(chuàng)建過程延遲到子類進(jìn)行。

適用場(chǎng)景

• 當(dāng)一個(gè)類不知道它所必須創(chuàng)建的對(duì)象的類的時(shí)候：工廠方法模式中客戶端不需要知道對(duì)象的名稱，只需要知道要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象對(duì)應(yīng)的工廠即可。
• 當(dāng)一個(gè)類希望由它的子類來指定它所創(chuàng)建的對(duì)象的時(shí)候：工廠方法模式中定義了一個(gè)Factory接口，該接口包含一個(gè)創(chuàng)建對(duì)象的抽象方法，具體的創(chuàng)建對(duì)象的邏輯由其實(shí)現(xiàn)類完成。
• 當(dāng)類將創(chuàng)建對(duì)象的職責(zé)委托給多個(gè)幫助子類中的某一個(gè)，并且你希望將哪一個(gè)幫助子類是代理者這一信息局部化的時(shí)候。

角色分配：

• 抽象工廠(Abstract Factory)角色：是工廠方法模式的核心，提供了創(chuàng)建對(duì)象的接口，任何在模式中創(chuàng)建的對(duì)象的工廠類必須實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口。
• 具體工廠(Concrete Factory)角色：這是實(shí)現(xiàn)抽象工廠接口的具體工廠類，包含與應(yīng)用程序密切相關(guān)的邏輯，并且受到應(yīng)用程序調(diào)用以創(chuàng)建某一種產(chǎn)品對(duì)象。
• 抽象產(chǎn)品(AbstractProduct)角色 ：工廠方法模式所創(chuàng)建的對(duì)象的超類型，也就是產(chǎn)品對(duì)象的共同父類或共同擁有的接口。
• 具體產(chǎn)品(Concrete Product)角色 ：這個(gè)角色實(shí)現(xiàn)了抽象產(chǎn)品角色所定義的接口。某具體產(chǎn)品有專門的具體工廠創(chuàng)建，它們之間往往一一對(duì)應(yīng)

其UML類圖如下所示：

應(yīng)用案例：

• spring-data-redis中創(chuàng)建redis連接的地方，RedisConnectionFactory接口提供了創(chuàng)建連接的方法RedisConnection getConnection()，該工廠的兩個(gè)實(shí)現(xiàn)類JedisConnectionFactory ，LettuceConnectionFactory分別用于創(chuàng)建jedis和lettuce連接

優(yōu)缺點(diǎn)：

• 優(yōu)點(diǎn)：符合開閉原則，添加子類時(shí)只需要添加對(duì)應(yīng)的工廠類即可，而不用修改原有的工廠類，每個(gè)對(duì)象的創(chuàng)建邏輯都在對(duì)應(yīng)的工廠類中，代碼邏輯清晰，易于維護(hù)。
• 缺點(diǎn)：每次增加一個(gè)產(chǎn)品時(shí)，都需要增加一個(gè)具體類和對(duì)象實(shí)現(xiàn)工廠，使得系統(tǒng)中類的個(gè)數(shù)成倍增加，在一定程度上增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，同時(shí)也增加了系統(tǒng)具體類的依賴。

工廠方法實(shí)現(xiàn)：

定義一個(gè)Factory接口，里面提供了一個(gè)getCar（）方法，具體的創(chuàng)建邏輯由其實(shí)現(xiàn)類去完成。

public interface Factory {
 
	public Car getCar();
}

下面是Factory接口的具體實(shí)現(xiàn)類，用于創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的對(duì)象

public class AudiFactory implements Factory {
 
	public Car getCar() {
		return new Audi();
	}
}

public class BmwFactory implements Factory {
 
	public Car getCar() {
		return new Bmw();
	}
}

測(cè)試類如下：

public class FuncFactoryTest {
 
	public static void main(String[] args) {
		Car car1 = new AudiFactory().getCar();
		System.out.println(car1.getName());
		
		Car car2 = new BmwFactory().getCar();
		System.out.println(car2.getName());
	}
}

抽象工廠（Abstract Factory）

上面的工廠模式生產(chǎn)的都是一類產(chǎn)品，而抽象工廠模式可以生產(chǎn)產(chǎn)品族。什么是產(chǎn)品族呢？其實(shí)就是一組具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的產(chǎn)品集合，舉幾個(gè)例子：

• 比如生產(chǎn)電腦，用Intel系列、AMD系列的零件（CPU、主板。。。。。），每個(gè)系列的零件就是一個(gè)產(chǎn)品族。
• 比如我們開發(fā)過程中會(huì)用到MySQL、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，而不同的數(shù)據(jù)庫(kù)的操作會(huì)有不同，比如有User，Order兩個(gè)類，兩個(gè)類都有添加、修改操作，那User、Order的操作就要隨著數(shù)據(jù)庫(kù)的切換而切換，MySQL和Oracle下不同的類就組成了兩個(gè)產(chǎn)品族。
• 我們用QQ空間的時(shí)候會(huì)有換皮膚的功能，而每套皮膚下的背景、按鈕、導(dǎo)航、菜單。。。。。。這些也構(gòu)成了產(chǎn)品族
• 我們上面用的生產(chǎn)汽車的例子，比如奧迪，寶馬不同品牌車的零部件（輪胎、發(fā)動(dòng)機(jī)、軸承。。。。。。）

適用場(chǎng)景

• 和工廠方法一樣客戶端不需要知道它所創(chuàng)建的對(duì)象的類。
• 需要一組對(duì)象共同完成某種功能時(shí)，并且可能存在多組對(duì)象完成不同功能的情況。（同屬于同一個(gè)產(chǎn)品族的產(chǎn)品）
• 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不會(huì)頻繁的增加對(duì)象。（因?yàn)橐坏┰黾泳托枰薷脑写a，不符合開閉原則）

角色分配

• 抽象工廠（AbstractFactory）角色 ：是工廠方法模式的核心，與應(yīng)用程序無(wú)關(guān)。任何在模式中創(chuàng)建的對(duì)象的工廠類必須實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口。
• 具體工廠類（ConcreteFactory）角色 ：這是實(shí)現(xiàn)抽象工廠接口的具體工廠類，包含與應(yīng)用程序密切相關(guān)的邏輯，并且受到應(yīng)用程序調(diào)用以創(chuàng)建某一種產(chǎn)品對(duì)象。
• 抽象產(chǎn)品（Abstract Product）角色 ：工廠方法模式所創(chuàng)建的對(duì)象的超類型，也就是產(chǎn)品對(duì)象的共同父類或共同擁有的接口。
• 具體產(chǎn)品（Concrete Product）角色 ：抽象工廠模式所創(chuàng)建的任何產(chǎn)品對(duì)象都是某一個(gè)具體產(chǎn)品類的實(shí)例。在抽象工廠中創(chuàng)建的產(chǎn)品屬于同一產(chǎn)品族，這不同于工廠模式中的工廠只創(chuàng)建單一產(chǎn)品。

其UML類圖如下所示：

應(yīng)用案例：

QQ空間換膚、更換數(shù)據(jù)庫(kù)等

優(yōu)缺點(diǎn)：

• 優(yōu)點(diǎn)：可以創(chuàng)建系列產(chǎn)品，方便切換使用的產(chǎn)品系列。
• 缺點(diǎn)：擴(kuò)展產(chǎn)品族較為麻煩，不光要添加所有的抽象產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，還要添加產(chǎn)品族對(duì)應(yīng)的工廠；另外添加產(chǎn)品也不簡(jiǎn)單，要添加抽象產(chǎn)品，所有的產(chǎn)品族實(shí)現(xiàn)，還要對(duì)原先的工廠實(shí)現(xiàn)添加工廠方法以生產(chǎn)新產(chǎn)品。

抽象工廠實(shí)現(xiàn)

這個(gè)案例我們就以生產(chǎn)電腦為例，眾所周知目前電腦的CPU有兩大品牌：Intel和AMD。我們就以此為例，如果電腦選用Intel系列，就要用Intel的CPU和主板等，如果用AMD系列，就用AMD系列的零部件。

下面的兩個(gè)接口就是我們上面提到的抽象產(chǎn)品角色。

//CPU
public interface CPU {
 
	public String getName();
}

//主板
public interface MainBoard {
 
	public String getName();
}

下面的四個(gè)類就是我們上面提到的具體產(chǎn)品角色。首先是Intel系列產(chǎn)品

public class IntelCPU implements CPU {
 
	public String getName() {
		return "IntelCPU";
	}
 
}

public class IntelMainBoard implements MainBoard{
 
	public String getName() {
		return "IntelMainBoard";
	}
 
}

然后是AMD系列產(chǎn)品：

public class AMDCPU implements CPU {
 
	public String getName() {
		return "AMDCPU";
	}
 
}

public class AMDMainBoard implements MainBoard{
 
	public String getName() {
		return "AMDMainBoard";
	}
 
}

下面的Factory就是抽象工廠角色，提供了生產(chǎn)CPU和主板的抽象方法。

public interface Factory {
	//生產(chǎn)CPU
	public CPU createCPU();
	//生產(chǎn)主板
	public MainBoard createMainBoard();
}

然后是具體的工廠類角色，分別生產(chǎn)不同系列的產(chǎn)品。

//Intel系列產(chǎn)品工廠
public class IntelFactory implements Factory {
 
	public CPU createCPU() {
		return new IntelCPU();
	}
 
	public MainBoard createMainBoard() {
		return new IntelMainBoard();
	}
 
}

//AMD系列產(chǎn)品工廠
public class AMDFactory implements Factory {
 
	public CPU createCPU() {
		return new AMDCPU();
	}
 
	public MainBoard createMainBoard() {
		return new AMDMainBoard();
	}
 
}

測(cè)試類如下：

public class FactoryTest {
 
	public static void main(String[] args) {
		Factory intel = new IntelFactory();
		System.out.println(intel.createCPU().getName());
		System.out.println(intel.createMainBoard().getName());
		
		Factory amd = new AMDFactory();
		System.out.println(amd.createCPU().getName());
		System.out.println(amd.createMainBoard().getName());
	}
}

運(yùn)行結(jié)果為：

IntelCPU
IntelMainBoard
AMDCPU
AMDMainBoard

抽象工廠終極改進(jìn)（反射+配置文件+簡(jiǎn)單工廠）

上面也說過抽象工廠的缺點(diǎn)是擴(kuò)展產(chǎn)品族比較麻煩，我們對(duì)上面的抽象工廠做個(gè)改進(jìn)，使其在添加產(chǎn)品族的時(shí)候更簡(jiǎn)單一些。我們引入簡(jiǎn)單工廠，但是簡(jiǎn)單工廠擴(kuò)展的時(shí)候要添加判斷條件，所以我們可以通過反射+配置文件去解決這個(gè)問題。改動(dòng)后的UML圖如下所示：

改進(jìn)后的代碼如下所示：Configuration類用于讀取配置文件(沒有具體去實(shí)現(xiàn))

type=Intel
packageName=com.wkp.design.pattern.factory.abst

public class SimpleFactory {
 
	static class Configuration{
		public static String get(String key){
			String value="";//TODO 讀取配置文件得到value
			return value;
		}
	}
	
	//通過配置文件讀取產(chǎn)品族類型及包名
	private static final String type=Configuration.get("type");
	private static final String packageName=Configuration.get("packageName");
	
	//生產(chǎn)CPU
	public CPU createCPU() throws Exception{
		return (CPU)Class.forName(packageName+"."+type+"CPU").newInstance();
	}
	//生產(chǎn)主板
	public MainBoard createMainBoard() throws Exception{
		return (MainBoard)Class.forName(packageName+"."+type+"MainBoard").newInstance();
	}
}

測(cè)試代碼如下

public class SimpleFactoryTest {
 
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		SimpleFactory factory = new SimpleFactory();
		System.out.println(factory.createCPU().getName());
		System.out.println(factory.createMainBoard().getName());
	}
}

我們看到，在調(diào)用的時(shí)候客戶端完全不用管用的是Intel還是AMD，這樣如果想切換產(chǎn)品族的話，只需要修改配置文件即可，非常的方便。

到此這篇關(guān)于Java設(shè)計(jì)模式之簡(jiǎn)單工廠 工廠方法 抽象工廠深度總結(jié)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 設(shè)計(jì)模式內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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