【设计模式】1.工厂模式

男娘i 2024-03-26 15:11 47阅读 0赞

### 工厂模式 ###

#### 概述 ####

需求：设计一个咖啡店点餐系统。

设计一个咖啡类（Coffee），并定义其两个子类（美式咖啡【AmericanCoffee】和拿铁咖啡【LatteCoffee】）；再设计一个咖啡店类（CoffeeStore），咖啡店具有点咖啡的功能。

具体类的设计如下：  
![image.png][]

在java中，万物皆对象，这些对象都需要创建，如果创建的时候直接new该对象，就会对该对象耦合严重，假如我们要更换对象，所有new对象的地方都需要修改一遍，这显然违背了软件设计的开闭原则。如果我们使用工厂来生产对象，我们就只和工厂打交道就可以了，彻底和对象解耦，如果要更换对象，直接在工厂里更换该对象即可，达到了与对象解耦的目的；所以说，工厂模式最大的优点就是：**解耦**。

在本教程中会介绍三种工厂的使用

*  简单工厂模式（不属于GOF的23种经典设计模式）
 *  工厂方法模式
 *  抽象工厂模式

#### 简单工厂模式 ####

简单工厂不是一种设计模式，反而比较像是一种编程习惯。

##### 结构 #####

简单工厂包含如下角色：

*  抽象产品 ：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能。
 *  具体产品 ：实现或者继承抽象产品的子类
 *  具体工厂 ：提供了创建产品的方法，调用者通过该方法来获取产品。

##### 实现 #####

现在使用简单工厂对上面案例进行改进，类图如下：

![image.png][image.png 1]

工厂类代码如下：

public class SimpleCoffeeFactory {
          
      
        public Coffee createCoffee(String type) {
          
            Coffee coffee = null;  
            if("americano".equals(type)) {
          
                coffee = new AmericanoCoffee();  
            } else if("latte".equals(type)) {
          
                coffee = new LatteCoffee();  
            }  
            return coffee;  
        }  
    }

工厂（factory）处理创建对象的细节，一旦有了SimpleCoffeeFactory，CoffeeStore类中的orderCoffee()就变成此对象的客户，后期如果需要Coffee对象直接从工厂中获取即可。这样也就解除了和Coffee实现类的耦合，同时又产生了新的耦合，CoffeeStore对象和SimpleCoffeeFactory工厂对象的耦合，工厂对象和商品对象的耦合。

后期如果再加新品种的咖啡，我们势必要需求修改SimpleCoffeeFactory的代码，违反了开闭原则。工厂类的客户端可能有很多，比如创建美团外卖等，这样只需要修改工厂类的代码，省去其他的修改操作。

##### 优缺点 #####

**优点：**

封装了创建对象的过程，可以通过参数直接获取对象。把对象的创建和业务逻辑层分开，这样以后就避免了修改客户代码，如果要实现新产品直接修改工厂类，而不需要在原代码中修改，这样就降低了客户代码修改的可能性，更加容易扩展。

**缺点：**

增加新产品时还是需要修改工厂类的代码，违背了“开闭原则”。

##### 扩展 #####

**静态工厂**

在开发中也有一部分人将工厂类中的创建对象的功能定义为静态的，这个就是静态工厂模式，它也不是23种设计模式中的。代码如下：

public class SimpleCoffeeFactory {
          
      
        public static Coffee createCoffee(String type) {
          
            Coffee coffee = null;  
            if("americano".equals(type)) {
          
                coffee = new AmericanoCoffee();  
            } else if("latte".equals(type)) {
          
                coffee = new LatteCoffee();  
            }  
            return coffe;  
        }  
    }

#### 工厂方法模式 ####

针对上例中的缺点，使用工厂方法模式就可以完美的解决，完全遵循开闭原则。

##### 概念 #####

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪个产品类对象。工厂方法使一个产品类的实例化延迟到其工厂的子类。

##### 结构 #####

工厂方法模式的主要角色：

*  抽象工厂（Abstract Factory）：提供了创建产品的接口，调用者通过它访问具体工厂的工厂方法来创建产品。
 *  具体工厂（ConcreteFactory）：主要是实现抽象工厂中的抽象方法，完成具体产品的创建。
 *  抽象产品（Product）：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能。
 *  具体产品（ConcreteProduct）：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间一一对应。

##### 实现 #####

使用工厂方法模式对上例进行改进，类图如下：

![image.png][image.png 2]

代码如下：

抽象工厂：

public interface CoffeeFactory {
          
      
        Coffee createCoffee();  
    }
    
    具体工厂：
    
    public class LatteCoffeeFactory implements CoffeeFactory {
          
      
        public Coffee createCoffee() {
          
            return new LatteCoffee();  
        }  
    }  
      
    public class AmericanCoffeeFactory implements CoffeeFactory {
          
      
        public Coffee createCoffee() {
          
            return new AmericanCoffee();  
        }  
    }
    
    咖啡店类：
    
    public class CoffeeStore {
          
      
        private CoffeeFactory factory;  
      
        public CoffeeStore(CoffeeFactory factory) {
          
            this.factory = factory;  
        }  
      
        public Coffee orderCoffee(String type) {
          
            Coffee coffee = factory.createCoffee();  
            coffee.addMilk();  
            coffee.addsugar();  
            return coffee;  
        }  
    }

从以上的编写的代码可以看到，要增加产品类时也要相应地增加工厂类，不需要修改工厂类的代码了，这样就解决了简单工厂模式的缺点。

工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象。由于使用了多态性，工厂方法模式保持了简单工厂模式的优点，而且克服了它的缺点。

##### 优缺点 #####

**优点：**

*  用户只需要知道具体工厂的名称就可得到所要的产品，无须知道产品的具体创建过程；
 *  在系统增加新的产品时只需要添加具体产品类和对应的具体工厂类，无须对原工厂进行任何修改，满足开闭原则；

**缺点：**

*  每增加一个产品就要增加一个具体产品类和一个对应的具体工厂类，这增加了系统的复杂度。

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