软件设计模式——工厂设计模式

一时失言乱红尘 2023-10-07 23:35 59阅读 0赞

工厂模式（Factory Pattern）是Java中最常用的设计模式之一。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。

工厂模式分为：

1.  简单工厂模式
2.  工厂方法模式
3.  抽象工厂模式

> **首先**， 工厂模式是为了解耦：把对象的创建和使用的过程分开。就是Class A 想调用 Class B ，那么A只是调用B的方法，而至于B的实例化，就交给工厂类。
> 
> **其次**， 工厂模式可以降低代码重复。如果创建对象B的过程都很复杂，需要一定的代码量，而且很多地方都要用到，那么就会有很多的重复代码。我们可以这些创建对象B的代码放到工厂里统一管理。既减少了重复代码，也方便以后对B的创建过程的修改维护。（当然，我个人觉得也可以把这些创建过程的代码放到类的构造函数里，同样可以降低重复率，而且构造函数本身的作用也是初始化对象。不过，这样也会导致构造函数过于复杂，做的事太多，不符合java 的设计原则。）
> 
> 由于创建过程都由工厂统一管理，所以发生业务逻辑变化，不需要找到所有需要创建B的地方去逐个修正，只需要在工厂里修改即可，降低维护成本。同理，想把所有调用B的地方改成B的子类B1，只需要在对应生产B的工厂中或者工厂的方法中修改其生产的对象为B1即可，而不需要找到所有的new B（）改为new B1()。
> 
> **另外**， 因为工厂管理了对象的创建逻辑，使用者并不需要知道具体的创建过程，只管使用即可，减少了使用者因为创建逻辑导致的错误。
> 
> 举个例子：
> 
> 一个数据库工厂：可以返回一个数据库实例，可以是mysql，oracle等。
> 
> 这个工厂就可以把数据库连接需要的用户名，地址，密码等封装好，直接返回对应的数据库对象就好。不需要调用者自己初始化，减少了写错密码等等这些错误。调用者只负责使用，不需要管怎么去创建、初始化对象。
> 
> 还有，如果一个类有多个构造方法（构造的重写），我们也可以将它抽出来，放到工厂中，一个构造方法对应一个工厂方法并命名一个友好的名字，这样我们就不再只是根据参数的不同来判断，而是可以根据工厂的方法名来直观判断将要创建的对象的特点。这对于使用者来说，体验比较好。
> 
> 工厂模式适用的一些场景（不仅限于以下场景）：
> 
> 1. 对象的创建过程/实例化准备工作很复杂，需要初始化很多参数、查询数据库等。
> 
> 2.类本身有好多子类，这些类的创建过程在业务中容易发生改变，或者对类的调用容易发生改变。

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在没有使用工厂模式下的普通场景

(产品)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.A_normal;
    
    public interface Car {
        void name();
    }

(产品种类)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.A_normal;
    
    public class Tesla implements Car {
        @Override
        public void name() {
            System.out.println("特斯拉");
        }
    }

(产品种类)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.A_normal;
    
    public class WuLing implements Car {
        @Override
        public void name() {
            System.out.println("五菱宏光");
        }
    }

(消费者)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.A_normal;
    
    // 普通模式下消费者
    public class Consumer {
        public static void main(String[] args) {
            // 接口，所有的实现类
            Car car1 = new WuLing();
            Car car2 = new Tesla();
    
            car1.name();
            car2.name();
        }
    }

由消费者代码可知，当你需要一个产品对象时，你只能通过new来获取。

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### 一、简单工厂模式 ###

![29c8c9aff7e04f93bf73f3384fdc6b08.png][]

在普通场景下，新增了一个车工厂的代码。

(车工厂)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.B_easy_factory;
    
    // 简单工厂模式(弊端，新增一个车类，还需修改此类的代码)
    public class CarFactory {
        public static Car getCar(String car) {
            if (car.equals("五菱")) {
                return new WuLing();
            } else if (car.equals("特斯拉")) {
                return new Tesla();
            } else {
                return null;
            }
        }
    }

(此时的消费者)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.B_easy_factory;
    
    // 使用工厂模式下的消费者
    public class Consumer {
        public static void main(String[] args) {
            // 使用工厂模式创建对象
            Car car1 = CarFactory.getCar("五菱");
            Car car2 = CarFactory.getCar("特斯拉");
    
            car1.name();
            car2.name();
        }
    }

通过消费者代码可发现，此时需要一个产品对象时，只需要通过车工厂的方法即可。

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### 二、工厂方法模式 ###

为了更加符合设计原则，即开放-封闭原则(新增代码不修改原有代码)，出现了工厂方法模式。

将原来的车工厂变成一种条件(接口)而不是原来的实现方法。

![204c8566b40f4d8689dd61fb686f2282.png][]

车工厂(变成了接口)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.C_method_factory;
    
    // 工厂方法模式
    public interface CarFactory {
        Car getCar();
    }

(特斯拉汽车工厂)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.C_method_factory;
    
    public class TeslaFactory implements CarFactory {
        @Override
        public Car getCar() {
            return new Tesla();
        }
    }

(五菱宏光汽车工厂)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.C_method_factory;
    
    public class WuLingFactory implements CarFactory {
        @Override
        public Car getCar() {
            return new WuLing();
        }
    }

(消费者)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.C_method_factory;
    
    
    // 使用工厂方法模式下的消费者
    public class Consumer {
        public static void main(String[] args) {
            Car car1 = new WuLingFactory().getCar();
            Car car2 = new TeslaFactory().getCar();
            car1.name();
            car2.name();
    
            Car car3 = new MoBaiFactory().getCar();
            car3.name();
        }
    }

由消费者代码可知，车工厂分成了不同的种类的品牌工厂，新增汽车时，只需新增一个Car类和对应该Car类的工厂即可(用来new此Car对象)。

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但是：

> 结构复杂度 代码复杂度 编程复杂度 管理复杂度
> 
> 均是简单工厂模式更优
> 
> 根据设计原则：工厂方法模式
> 
> 根据实际业务：简单工厂模式

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### 三、抽象工厂模式(工厂的工厂) ###

定义：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。

需先来了解下产品等级和产品族，相同的产品等级就是相同的产品，像美的冰箱、格力冰箱、海尔冰箱，都是冰箱，它们的产品等级都相同，虽然厂家不同。美的冰箱、美的空调和美电风扇，他们都来自同一家厂商美的，他们的产品族相同。

抽象工厂强调了一系列相关产品对象（属于同一个产品族）的创建过程，它和工厂方法模式的侧重点不同，工厂方法模式更加侧重于**同一产品等级**，而抽象工厂模式侧重的是**同一产品族**。简单说就是一个工厂中生产的一系列对象都是同一个产品族的。

(手机产品接口)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.D_abstract_factory;
    
    // 手机产品接口
    public interface IphoneProduct {
        void start();
    
        void shutdown();
    
        void callup();
    
        void sendsMS();
    }

(路由器产品接口)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.D_abstract_factory;
    
    // 路由器产品接口
    public interface RouterProduct {
        void start();
    
        void shutdown();
    
        void openWife();
    
        void setting();
    }

(抽象工厂接口)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.D_abstract_factory;
    
    // 抽象产品工厂
    public interface ProductFactory {
        // 生产手机
        IphoneProduct iphoneProduct();
    
        // 生产路由器
        RouterProduct routerProduct();
    }

(华为手机)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.D_abstract_factory;
    
    public class HuaWeiPhone implements IphoneProduct {
        @Override
        public void start() {
            System.out.println("开启华为手机");
        }
    
        @Override
        public void shutdown() {
            System.out.println("关闭华为手机");
        }
    
        @Override
        public void callup() {
            System.out.println("华为打电话");
        }
    
        @Override
        public void sendsMS() {
            System.out.println("华为发短信");
        }
    }

(华为路由器)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.D_abstract_factory;
    
    public class HuaWeiRouter implements RouterProduct {
        @Override
        public void start() {
            System.out.println("启动华为路由器");
        }
    
        @Override
        public void shutdown() {
            System.out.println("关闭华为路由器");
        }
    
        @Override
        public void openWife() {
            System.out.println("打开华为wife");
        }
    
        @Override
        public void setting() {
            System.out.println("华为设置");
        }
    }

(华为产品工厂)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.D_abstract_factory;
    
    public class HuaWeiFactory implements ProductFactory {
        @Override
        public IphoneProduct iphoneProduct() {
            return new HuaWeiPhone();
        }
    
        @Override
        public RouterProduct routerProduct() {
            return new HuaWeiRouter();
        }
    }

(消费者)代码：

package oopdemo01.Design_pattern.factory.simple.D_abstract_factory;
    
    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println("=========小米系列产品=========");
            // 小米工厂
            XiaoMiFactory xiaoMiFactory = new XiaoMiFactory();
            IphoneProduct iphoneProduct = xiaoMiFactory.iphoneProduct();
    
            iphoneProduct.callup();
            iphoneProduct.sendsMS();
    
            RouterProduct routerProduct = xiaoMiFactory.routerProduct();
            routerProduct.openWife();
    
            System.out.println("=========华为系列产品=========");
            // 华为工厂
            HuaWeiFactory huaWeiFactory = new HuaWeiFactory();
    
            iphoneProduct = huaWeiFactory.iphoneProduct();
            iphoneProduct.callup();
            iphoneProduct.sendsMS();
    
            routerProduct = huaWeiFactory.routerProduct();
            routerProduct.openWife();
        }
    }

抽象工厂模式：工厂的工厂。

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总结： 通过以上三个案例，对比分析明确了三种工厂模式实现的方式，也对比分析了各个工厂模式的优点。但 是切记，实际开发过程中，不要盲目的使用，一定要结合具体的业务，实际分析后才去使用。

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