【Java萌新】面试常问设计模式——工厂模式

妖狐艹你老母 2022-10-05 04:50 194阅读 0赞

*  临近秋招，备战暑期实习，祝大家每天进步亿点点！Day17
 *  本篇总结的是 **工厂设计模式**，后续会每日更新~

![在这里插入图片描述][20210603083541757.jpg_pic_center]

--------------------

## 1、工厂模式简介 ##

*  ⼯⼚模式介绍：它**提供了⼀种创建对象的最佳⽅式，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**。
 *  例⼦：
    
     *  ⼯⼚⽣产电脑，除了 A 品牌、还可以⽣产B、C、D品牌电脑；
     *  业务开发中，⽀付很常⻅，⾥⾯有统⼀下单和⽀付接 ⼝，具体的⽀付实现可以微信、⽀付宝、银⾏卡等；
 *  ⼯⼚模式有 **3** 种不同的实现⽅式：
    
     *  **① 简单⼯⼚模式**（静态工厂）：通过传⼊相关的类型来返回相应的类，这 种⽅式⽐较单 ⼀，可扩展性相对较差。
     *  **② ⼯⼚⽅法模式**：通过实现类实现相应的⽅法来决定相应的返回结果，这种⽅式的可扩展性⽐较强。
     *  **③ 抽象⼯⼚模式**：基于上述两种模式的拓展，且⽀持细化产品。
 *  应⽤场景：
    
     *  **解耦**：分离职责，把复杂对象的创建和使⽤的过程分开。
     *  **复⽤代码** 降低维护成本：如果对象创建复杂且多处需⽤到，如果每处都进⾏编写，则很多重复代码，如果业务逻辑发⽣了改 变，需⽤四处修改；使⽤⼯⼚模式统⼀创建，则只要修改⼯⼚类即可， 降低成本。

--------------------

## 2、工厂模式——简单工厂模式 ##

*  ⼜称**静态⼯⼚**⽅法，可以根据参数的不同返回不同类的实例，专⻔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。由于⼯⼚⽅法是静态⽅法，可通过类名直接调⽤，⽽且只需要传⼊简单的参数即可。
 *  核⼼组成：
    
     *  **Factory**：⼯⼚类，简单⼯⼚模式的核⼼，它负责实现 创建所有实例的内部逻辑。
     *  **IProduct**：抽象产品类，简单⼯⼚模式所创建的所有对象的⽗类，描述所有实例所共有的公共接⼝。
     *  **Product**：具体产品类，是简单⼯⼚模式的创建⽬标。
 *  实现步骤：
    
     *  **创建抽象产品类**，⾥⾯有产品的抽象⽅法，由具体的产 品类去实现。
     *  **创建具体产品类**，继承了他们的⽗类，并实现具体⽅法。
     *  **创建⼯⼚类**，提供了⼀个静态⽅法`createXXX()`⽤来⽣产产品，只需要传⼊你想产品名称。
 *  优点：将对象的创建和对象本身业务处理分离可以降低系统的 耦合度，使得两者修改起来都相对容易。
 *  缺点：
    
     *  ⼚类的职责相对过重，增加新的产品需要修改⼯⼚类的判断逻辑，这⼀点与**开闭原则**是相违背。
     *  即开闭原则（Open Close Principle）对扩展开放，对修改关闭，程序需要进⾏拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现⼀个**热插拔**的效果。
     *  将会增加系统中类的个数，在⼀定程度上增加了系统的复杂度和理解难度，不利于系统的扩展和维护，创建简单对象就不⽤模式。

> 下面我们来简单使用一下简单(静态)工厂设计模式：

我们简单使用伪代码模拟一下支付流程：

**创建 IProduct 抽象产品接口——IPay**：

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/11:00 * @Description: IPay 抽象统一支付下单接口 */
    public interface IPay { 
    
        /** * 统一下单 */
        void unifiedOrder();
    }

**创建 Product 具体产品类——AliPay/WeChatPay**：

AliPay.java

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/11:29 * @Description: 支付宝支付具体实现类 */
    public class AliPay implements IPay{ 
        @Override
        public void unifiedOrder() { 
            System.out.println("支付宝支付统一下单...");
        }
    }

WeChatPay.java

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/11:30 * @Description: 微信支付具体实现类 */
    public class WeChatPay implements IPay{ 
        @Override
        public void unifiedOrder() { 
            System.out.println("微信支付统一下单...");
        }
    }

**创建Factory工厂类——SimplePayFactory**：

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/11:31 * @Description: 简单支付工厂类(静态工厂类) */
    public class SimplePayFactory { 
    
        /** * 工厂创建方法： * 根据参数返回对应的支付对象 * * @param payType * @return */
        public static IPay createPay(String payType) { 
            if (payType == null) { 
                return null;
            } else if (payType.equalsIgnoreCase("WECHAT_PAY")) { 
                return new WeChatPay();
            } else if (payType.equalsIgnoreCase("ALI_PAY")) { 
                return new AliPay();
            }
            // 如果需要扩展，可以编写更剁
            return null;
        }
    }

测试使用简单支付工厂：

@Test
    public void testSimplePayFactory(){ 
        IPay wechat_pay = SimplePayFactory.createPay("WECHAT_PAY");
        IPay ali_pay = SimplePayFactory.createPay("ALI_PAY");
        wechat_pay.unifiedOrder();
        ali_pay.unifiedOrder();
    }
    
    // 输出结果:
    // 微信支付统一下单...
    // 支付宝支付统一下单...

上述就是工厂设计模式——简单工程(静态工厂的一个简单使用例子)，那么我们来分析下其缺点与不足之处：

**需求**：

*  如果我需要额外再添加一个 A 银行的银行卡支付，那么就需要在`SimplePayFactory` 类中添加响应的判断逻辑，比如再加一个`if`判断，添加一个 A 银行支付的逻辑。
 *  而如果再需要一个 B 银行的银行卡支付，那么还需要再添加一个`if`判断 添加一个 B 银行支付的逻辑，依次加下去…
 *  那么这就违背了⼯⼚类要遵循的**开闭原则**（Open Close Principle）(**对扩展开放，对修改关闭**，程序需要进⾏拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现⼀个**热插拔**的效果)，这样就导致，每次扩展功能的时候都需要添加新的逻辑，并且需要对工厂类进行修改，如果是真实复杂的业务，这就增加了成本。

下面我们来看一下**工厂方法模式**是如何解决**简单工厂模式**的这一缺点：

--------------------

## 3、工厂模式——工厂方法模式 ##

*  ⼜称⼯⼚模式，是对简单⼯⼚模式的进⼀步抽象化，其好处是可以使系统**在不修改原来代码的情况下引进新的产品，即满⾜开闭原则**。
 *  通过⼯⼚⽗类定义负责创建产品的公共接⼝，通过⼦类来确定所需要创建的类型。
 *  相⽐简单⼯⼚⽽⾔，此种⽅法具有更多的**可扩展性**和**复⽤性**，同时也增强了代码的**可读性**。
 *  将类的实例化（具体产品的创建）延迟到⼯⼚类的⼦类 （具体⼯⼚）中完成，即**由⼦类来决定应该实例化哪⼀ 个类。**
 *  核⼼组成：
    
     *  **IProduct**：抽象产品接口，描述所有实例所共有的公共接⼝。
     *  **Product**：具体产品类，实现抽象产品类的接⼝，⼯⼚ 类创建对象，如果有多个需要定义多个。
     *  **IFactory**：抽象⼯⼚接口，描述具体⼯⼚的公共接⼝。
     *  **Factory**：具体⼯⼚类，实现创建产品类对象，实现抽 象⼯⼚类的接⼝，如果有多个需要定义多个。

要实现工厂方法模式，只需要在原来的简单工厂模式基础上，做出改进，而之前我们创建的`IPay`抽象产品接口和`AliPay` 、`WeChatPay` 两个具体产品类不需要改动。

首先创建`IPayFactory`抽象⼯⼚接口：

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/15:08 * @Description: 抽象⼯⼚接口 */
    public interface IPayFactory { 
        IPay getPay();
    }

然后创建`AliPayFactory`和`WeChatFactory` 两个具体⼯⼚类：

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/15:09 * @Description: 具体工厂类 AliPayFactory */
    public class AliPayFactory implements IPayFactory{ 
        @Override
        public IPay getPay() { 
            return new AliPay();
        }
    }

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/15:16 * @Description: 具体工厂类 WeChatFactory */
    public class WeChatFactory implements IPayFactory{ 
        @Override
        public IPay getPay() { 
            return new WeChatPay();
        }
    }

进行测试：

@Test
    public void testMethodPayFactory(){ 
        AliPayFactory aliPayFactory = new AliPayFactory();
        IPay ali_pay = aliPayFactory.getPay();
        ali_pay.unifiedOrder();// 输出：支付宝支付统一下单...
        WeChatFactory weChatFactory = new WeChatFactory();
        IPay wechat_pay = weChatFactory.getPay();
        wechat_pay.unifiedOrder();// 输出：微信支付统一下单...
    }

工厂方法模式思路如下图：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzU5MTk4MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center][]

工厂方法模式**优点**：

*  符合**开闭原则**，增加⼀个产品类，只需要实现其他具体的产品类和具体的⼯⼚类；
 *  符合**单⼀职责原则**，每个⼯⼚只负责⽣产对应的产品；

工厂方法模式**缺点**：

*  增加⼀个产品，需要实现对应的具体⼯⼚类和具体产品类；
 *  每个产品需要有对应的具体⼯⼚和具体产品类；

## 4、工厂模式——抽象工厂方法模式 ##

**抽象⼯⼚⽅法模式是简单工厂模式 和工厂方法模式的整合升级版**。象⼯⼚模式在 Spring 中应⽤得最为⼴泛的⼀种设计模式。

背景：

*  ⼯⼚⽅法模式引⼊⼯⼚等级结构，解决了简单⼯⼚模式中⼯⼚类职责过重的问题。
 *  但⼯⼚⽅法模式中每个⼯⼚只创建⼀类具体类的对象， 后续发展可能会导致⼯⼚类过多，因此将⼀些相关的具体类组成⼀个“具体类族”，由**同⼀个⼯⼚**来统⼀⽣产， 强调的是⼀系列相关的产品对象！！！

实现步骤：

*  1、定义两个接⼝ `IPay`(支付)、`IRefund`(退款)。
 *  2、创建具体的 `Pay`产品、创建具体的 `Refund` 产品。
 *  3、创建抽象⼯⼚ `IOrderFactory` 接⼝ ⾥⾯两个⽅法 `createPay/createRefund。`
 *  4、创建⽀付宝产品族 `AliOderFactory`，实现 `OrderFactory` 抽象⼯⼚。
 *  5、创建微信⽀付产品族 `WechatOderFactory`，实现 `OrderFactory` 抽象⼯⼚。
 *  6、定义⼀个超级⼯⼚创造器 `FactoryProducer`，通过传递参数获取对应的⼯⼚。

接下来我们就按照步骤使用一下抽象工厂方法模式：

1、定义两个接⼝ IPay(支付)、IRefund(退款)：

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/16:06 * @Description: 支付抽象接口 */
    public interface IPay { 
    
        /** * 统一下单 */
        void unifiedOrder();
    }

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/16:07 * @Description: 退款抽象接口 */
    public interface IReFund { 
    
        /** * 退款 */
        void refund();
    }

2、创建具体的 Pay 产品、创建具体的 Refund 产品：

**AliPay/WeChatPay**：支付宝支付和微信支付

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/11:29 * @Description: 支付宝支付具体实现类 */
    public class AliPay implements IPay { 
    
        @Override
        public void unifiedOrder() { 
            System.out.println("支付宝支付 统一下单接口...");
        }
    }

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/11:30 * @Description: 微信支付具体实现类 */
    public class WeChatPay implements IPay { 
        @Override
        public void unifiedOrder() { 
            System.out.println("微信支付统一下单...");
        }
    }

**AliRefund/WeChatFund**：支付宝退款和微信退款

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/16:35 * @Description: */
    public class AliRefund implements IReFund { 
        @Override
        public void refund() { 
            System.out.println("支付宝退款...");
        }
    }

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/16:40 * @Description: */
    public class WeChatRefund implements IReFund { 
        @Override
        public void refund() { 
            System.out.println("微信支付退款...");
        }
    }

3、创建抽象⼯⼚ IOrderFactory 接⼝ ⾥⾯两个⽅法 createPay/createRefund：

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/16:04 * @Description: 订单抽象工厂，一个超级工厂可以创建其他工厂(又被称为其他工厂的工厂) */
    public interface IOrderFactory { 
    
        IPay createPay();
    
        IReFund createRefund();
    }

4、创建⽀付宝产品族AliOderFactory，实现OrderFactory 抽象⼯⼚:

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/16:18 * @Description: */
    public class AliOrderFactory implements IOrderFactory { 
        @Override
        public IPay createPay() { 
            return new AliPay();
        }
    
        @Override
        public IReFund createRefund() { 
            return new AliRefund();
        }
    }

5、创建微信⽀付产品族WechatOderFactory，实现 OrderFactory抽象⼯⼚

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/16:39 * @Description: */
    public class WeChatOrderFactory implements IOrderFactory { 
        @Override
        public IPay createPay() { 
            return new WeChatPay();
        }
    
        @Override
        public IReFund createRefund() { 
            return new WeChatRefund();
        }
    }

6、定义⼀个超级⼯⼚创造器FactoryProducer，通过传递参数获取对应的⼯⼚

/** * @Auther: csp1999 * @Date: 2020/11/07/16:46 * @Description: 工厂创造器 */
    public class FactoryProducer { 
    
        public static IOrderFactory getFactory(String type){ 
            if (type.equalsIgnoreCase("WECHAT")){ 
                return new WeChatOrderFactory();
            }else if (type.equalsIgnoreCase("ALI")){ 
                return new AliOrderFactory();
            }
            return null;
        }
    }

最后我们来进行测试：

@Test
    public void testAbstractMethodPayFactory(){ 
        IOrderFactory wechatPayFactory = FactoryProducer.getFactory("WECHAT");
        wechatPayFactory.createPay().unifiedOrder();
        wechatPayFactory.createRefund().refund();
        IOrderFactory aliPayFactory = FactoryProducer.getFactory("ALI");
        aliPayFactory.createPay().unifiedOrder();
        aliPayFactory.createRefund().refund();
    }

结果如下：

微信支付统一下单...
    微信支付退款...
    支付宝支付 统一下单接口...
    支付宝退款...

⼯⼚⽅法模式和抽象⼯⼚⽅法模式

*  从上面案例可以看出，抽象工厂模式是工厂方法模式和静态工厂模式的合并，即超级工厂使用的是简单工厂模式，受超级工厂管辖的工厂使用的是工厂方法模式。
 *  如图：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzU5MTk4MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1][]

--------------------

总结的面试题也挺费时间的，文章会不定时更新，有时候一天多更新几篇，如果帮助您复习巩固了知识点，还请三连支持一下，后续会亿点点的更新！

![在这里插入图片描述][20210522180031226.gif_pic_center]

--------------------

为了帮助更多小白从零进阶 Java 工程师，从CSDN官方那边搞来了一套 《Java 工程师学习成长知识图谱》，尺寸 `870mm x 560mm`，展开后有一张办公桌大小，也可以折叠成一本书的尺寸，有兴趣的小伙伴可以了解一下，当然，不管怎样博主的文章一直都是免费的~  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzU5MTk4MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

[20210603083541757.jpg_pic_center]: /images/20221005/f1c16800b79a4900a4a1825551eb1b6c.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzU5MTk4MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221005/70ab41acae99470dbad0d0222c81c6c1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzU5MTk4MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221005/40d929e4af454c79a81c943b66d155c2.png
[20210522180031226.gif_pic_center]: /images/20221005/b21300a78d7d49999da5d5ffaaeebf72.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzU5MTk4MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221005/96329a4ae6e1422f9e005d00b2cd24af.png