JAVA设计模式——工厂模式学习心得

待我称王封你为后i 2023-10-11 12:17 46阅读 0赞

工厂模式是最常用的一类设计模式，我们平时所说的工厂模式一般指工厂方法模式，也是使用频率最高的一种工厂模式。工厂模式可以分为三种：简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。

<table style="width:500px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>小弟&nbsp; &nbsp;简单工厂模式（不属于GoF的23种设计）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>咱们的工厂方法模式</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>大哥&nbsp; &nbsp;抽象工厂模式</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

# 简单工厂模式（不属于GoF） #

定义一个工厂类，可以根据参数的不同返回不同的类型，被创建的实力通常具有共同父类。

简单工厂的组成角色有：抽象产品角色、具体产品角色和工厂角色。

一个抽象产品角色 produce：

package factory.simple;
    
    /**
     *  抽象产品
     */
    public abstract class Video {
        public abstract void produce();
    
        //也可以写所有产品的公共业务方法
        public void publicMethod() {
            System.out.println("公共特性方法");
        }
    }

多个具体实现产品 JavaVideo 和 JavaScriptVideo：

package factory.simple;
    
    public class JavaVideo extends Video {
        @Override
        public void produce() {
            System.out.println("录制java课程视频");
        }
    }

package factory.simple;
    
    public class JavaScriptVideo extends Video {
        @Override
        public void produce() {
            System.out.println("录制JavaScript课程视频");
        }
    }

一个工厂类 VideoFactory ：

package factory.simple;
    
    public class VideoFactory {
        /**
         * 使用if else来返回对象；java SE 7以后switch可以判断String类型了
         * @param type
         * @return 返回的是工厂生产的对象
         */
        public Video getVideo(String type) {
            if("java".equalsIgnoreCase(type)) {
                return new JavaVideo();
            }else if ("javaScript".equalsIgnoreCase(type)) {
                return new JavaScriptVideo();
            }
            return null;
        }
    
        /**
         * 反射创建对象
         * @param c 加载的字节码文件
         * @return 返回的是工厂生产的对象
         */
        public Video getVideo(Class c) {
            Video v = null;
            try {
                 v =  (Video) Class.forName(c.getName()).newInstance();
            } catch (InstantiationException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return v;
        }
    }

测试类 Main ：

package factory.simple;
    
    import java.util.Calendar;
    
    /**
     * 简单工厂模式：
     *   抽象Video类接收produce方法；
     *   通过名字new对象；
     *   通过反射创建对象；
     */
    public class Main {
        public static void main(String[] args) {
            VideoFactory videoFactory = new VideoFactory();
            Video java = videoFactory.getVideo("java");
            java.produce();
    
            Video js = videoFactory.getVideo(JavaScriptVideo.class);
            js.produce();
    
            Calendar.getInstance();
        }
    }

测试结果：

![20190923150420354.png][]

可以看到，简单工厂模式对一个产品进行了丰富的实现，客户调用的时候需要指定产品参数，通过具体的工厂类就可以获取到我们指定的对象。

## 使用场景 ##

(1) 工厂类负责创建的对象比较少，由于创建的对象较少，不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂。  
(2) 客户端只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象并不关心。

# 工厂方法模式（扩展性） #

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类。

工厂方法模式的角色组成有：抽象产品、具体产品、抽象工厂、具体工厂。

抽象产品 Video：

package factory.method;
    
    /**
     * 抽象产品
     */
    public abstract class Video {
        public abstract void produce();
    }

一些具体实现类：

package factory.method;
    
    public class JavaScriptVideo extends Video {
        @Override
        public void produce() {
            System.out.println("录制javaScript课程视频");
        }
    }

package factory.method;
    
    public class JavaScriptVideoFactory extends VideoFactory {
        @Override
        public Video getVideo() {
            return new JavaScriptVideo();
        }
    }

抽象工厂类 VideoFactory ：

package factory.method;
    
    /**
     * 工厂方法模式的工厂也是抽象的
     */
    public abstract class VideoFactory {
        public abstract Video getVideo();
    }

抽象工厂的一些具体实现类：

package factory.method;
    
    public class JavaVideoFactory extends VideoFactory {
        @Override
        public Video getVideo() {
            return new JavaVideo();
        }
    }

测试方法Main：

package factory.method;
    
    /**
     * 工厂方法模式（多态工厂模式）相对于简单工厂模式：
     *      工厂变成了抽象工厂，需要具体工厂的继承覆写了，通过具体工厂创建实例；
     *      优点：增加Video产品时不需要修改原产品类和工厂类了，只需添加具体产品类和具体工厂类；
     *            向客户隐藏了那些具体的方法被实例化；
     *            工厂确定创建何种产品对象，客户不关心；
     *            加入新产品时无需修改抽象工厂和抽象产品提供的接口（可拓展性）。
     *      缺点：添加新产品时需要编写新产品和实现工厂，系统中类的数量将成对增加，增加了系统的复杂度，编译数等额外开销；
     *            抽象导致的理解难度和阅读难度；
     */
    public class Main {
        public static void main(String[] args) throws Exception{
            VideoFactory javaVideoFactory = new JavaVideoFactory();
            VideoFactory javaScriptVideoFactory = new JavaScriptVideoFactory();
            Video javaVideo = javaVideoFactory.getVideo();
            Video javaScriptVideo = javaScriptVideoFactory.getVideo();
            javaVideo.produce();
            javaScriptVideo.produce();
    
            //反射方式加载
            String factoryName = "factory.method.JavaVideoFactory";
            Class<?> c = Class.forName(factoryName);
            VideoFactory videoFactory = (VideoFactory) Class.forName(factoryName).newInstance();
            videoFactory.getVideo().produce();
        }
    }

看一下测试的结果：

![20190923161630825.png][]

工厂方法模式对简单工厂模式的工厂类也进行了抽象和对应实现，成对地增加了文件数量，换来的好处是，工厂方法模式符合软件设计的开闭原则了，对于新的实现产品，我们创建新的实现产品类和新的工厂实现类，通过工厂实现类生产对象，弥补了简单工厂模式的不足。区别于简单工厂模式，工厂方法模式需要知道的是所对应的工厂，不关心具体生产过程。

## 使用场景 ##

(1) 客户端不知道它所需要的对象的类。在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体的产品对象由具体工厂类创建，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。  
(2) 抽象工厂类通过其子类来指定创建哪个对象。在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展。

# 抽象工厂模式 #

抽象工厂模式：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，无需指定它们具体的类，是一种对象创建模式，每个具体工厂都提供了多个工厂方法用于产生多种不同类型的产品。

工厂方法模式的角色组成有：抽象产品、具体产品、抽象工厂、具体工厂。

抽象产品Video 和 Article ：

package factory.abs;
    
    /**
     * 抽象Video产品
     */
    public abstract class Video{
        public abstract void produce();
    }

package factory.abs;
    
    /**
     * 抽象Article产品
     */
    public abstract class Article {
        public abstract void produce();
    }

一些具体产品：

package factory.abs;
    
    public class JavaVideo extends Video {
        @Override
        public void produce() {
            System.out.println("编写java课程视频");
        }
    }

package factory.abs;
    
    public class JavaScriptVideo extends Video {
        @Override
        public void produce() {
            System.out.println("编写JavaScript课程视频");
        }
    }

package factory.abs;
    
    public class JavaArticle extends Article {
        @Override
        public void produce() {
            System.out.println("编写java课程笔记");
        }
    }

package factory.abs;
    
    public class JavaScriptArticle extends Article {
        @Override
        public void produce() {
            System.out.println("编写JavaScript课程笔记");
        }
    }

抽象工厂：

package factory.abs;
    
    /**
     * 抽象工厂模式的一个工厂生产一个产品族（有多个方法）
     */
    public interface CourseFactory {
        Video getVideo();
        Article getArticle();
    }

package factory.abs;
    
    /*
     * Java课程的实现工厂
     */
    public class JavaCourseFactory implements CourseFactory {
        @Override
        public Video getVideo() {
            return new JavaVideo();
        }
    
        @Override
        public Article getArticle() {
            return new JavaArticle();
        }
    }

package factory.abs;
    
    /**
     * JavaScript课程的实现工厂
     */
    public class JavaScriptCourseFactory implements CourseFactory {
        @Override
        public Video getVideo() {
            return new JavaScriptVideo();
        }
    
        @Override
        public Article getArticle() {
            return new JavaScriptArticle();
        }
    }

测试类Main，根据不同的实现工厂，创建不同的产品族：

package factory.abs;
    
    /**
     * 抽象工厂模式
     *      抽象工厂提供一个产品族，
     *      客户端指定具体工厂就可以获取该工厂的产品族
     *      通过不同的工厂实现类进行实例化
     *      通过反射和配置文件可以实现修改具体工厂时不修改客户端代码，只改配置文件
     *      
     *      抽象工厂模式隔离了具体类的生成，使得客户并不需要知道什么被创建。由于这种隔离，
     *         更换一个具体工厂就变得相对容易，所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的那些公共接
     *         口，因此只需改变具体工厂的实例，就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。
     * 
     *      当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能够保证客户端始终只使用同一个产
     *         品族中的对象。
     * 
     *      增加新的产品族很方便，无须修改已有系统，符合“开闭原则”。
     */
    public class Main {
        public static void main(String[] args) throws Exception{
            JavaCourseFactory javaCourseFactory = new JavaCourseFactory();
            Article article = javaCourseFactory.getArticle();
            Video video = javaCourseFactory.getVideo();
            article.produce();
            video.produce();
    
            System.out.println("-------------------------");
    
            JavaScriptCourseFactory javaScriptCourseFactory = new JavaScriptCourseFactory();
            Article article1 = javaScriptCourseFactory.getArticle();
            Video video1 = javaScriptCourseFactory.getVideo();
            article1.produce();
            video1.produce();
    
            System.out.println("-------------------------");
    
            String factoryName = "factory.abs.JavaCourseFactory";
            refCreateFactory(factoryName);
    
            System.out.println("-------------------------");
            String factoryName1 = "factory.abs.JavaScriptCourseFactory";
            refCreateFactory(factoryName1);
    
        }
    
        private static void refCreateFactory(String factoryName) throws Exception{
            Class<?> c = Class.forName(factoryName);
            CourseFactory courseFactory = (CourseFactory) c.newInstance();
            courseFactory.getArticle().produce();
            courseFactory.getVideo().produce();
        }
    }

测试结果：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODkzMDcwNg_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

工厂方法模式对开闭原则进行了扩展，抽象工厂模式对工厂生产的产品进行了升级，现在可以生产产品族了，比如上例中列举的生产Java课程产品族和JavaScript产品族；抽象工厂模式依然增加文件数量来拥抱开闭原则，客户不需要知道什么被创建，抽象工厂中的方法数量增多了。

## 使用场景 ##

在以下情况下可以考虑使用抽象工厂模式：  
(1) 一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节，这对于所有类型的工厂模式都是很重要的，用户无须关心对象的创建过程，将对象的创建和使用解耦。  
(2) 系统中有多于一个的产品族，而每次只使用其中某一产品族。可以通过配置文件等方式来使得用户可以动态改变产品族，也可以很方便地增加新的产品族。  
(3) 属于同一个产品族的产品将在一起使用，这一约束必须在系统的设计中体现出来。同一个产品族中的产品可以是没有任何关系的对象，但是它们都具有一些共同的约束，如同一操作系统下的按钮和文本框，按钮与文本框之间没有直接关系，但它们都是属于某一操作系的，此时具有一个共同的约束条件：操作系统的类型。  
(4) 产品等级结构稳定，设计完成之后，不会向系统中增加新的产品等级结构或者删除已有的产品等级结构。

[参考链接][Link 1]

Java设计模式链接：https://pan.baidu.com/s/1f106MtK6NERPwe62DlWHlA 提取码：jh4r

[20190923150420354.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190923150420354.png
[20190923161630825.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190923161630825.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODkzMDcwNg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190923164042620.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODkzMDcwNg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[Link 1]: http://laijianfeng.org/