设计模式之工厂模式详解和应用

川长思鸟来 2024-03-27 16:39 72阅读 0赞

#### 目录 ####

*  1 工厂模式的历史由来
 *  2.简单工厂模式
 *   *  2.1 简单工厂模式定义
     *  2.2 简单工厂模式案例
     *  2.3 简单工厂模式相关源码
     *  2.4 简单工厂模式优缺点
 *  3 工厂方法模式
 *   *  3.1 工厂方法模式定义
     *  3.2 工厂方法模式案例
     *  3.3 工厂方法模式源码
     *  3.4 工厂方法模式优缺点
 *  4 抽象工厂模式
 *   *  4.1 抽象工厂模式定义
     *  4.2 抽象工厂模式案例
     *  4.3 抽象工厂模式优缺点
 *  5 简单工厂 vs 工厂方法 vs 抽象工厂

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## 1 工厂模式的历史由来 ##

原始社会自给自足（没有工厂）、农耕社会小作坊（**简单工厂**，民间酒  
坊）、工业革命流水线(**工厂方法**，自产自销)、现代产业链代工厂(**抽象工厂**，富士康)  
![在这里插入图片描述][dd51af83aa064dc097cbd85d7febb74d.png]

## 2.简单工厂模式 ##

### 2.1 简单工厂模式定义 ###

简单工厂模式（Simple Factory Pattern）是指由`一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例，但它不属于GOF 23种设计模式。`简单工厂`适用于工厂类负责创建的对象较少的场景，且客户端只需要传入工厂类的参数，对于如何创建对象的逻辑不需要关心。`·`底层工厂承担的太多，创建不同的产品都要经过工厂判断。`

### 2.2 简单工厂模式案例 ###

public class SimpleFactoryTest {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            CourseFactory factory = new CourseFactory();
            ICourse course = factory.create(JavaCourse.class);
            course.record();
        }
    }
    
    public interface ICourse {
        
        void record();
    }
    
    public class JavaCourse implements ICourse {
        
        public void record() {
        
            System.out.println("录制Java课程");
        }
    }
    public class CourseFactory {
        
        public ICourse create(Class<? extends ICourse> clazz){
        
            // 反射
            try {
        
                if (null != clazz) {
        
                    return clazz.newInstance();
                }
            }catch (Exception e){
        
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }
    }

这里使用的反射看着代码好一些，如果是一个一个判断就麻烦了。

### 2.3 简单工厂模式相关源码 ###

*  Calendar.getInstance()
 *  LoggerFactory.getLogger()

简单工厂模式在 JDK 源码也是无处不在，现在我们来举个例子，例如 Calendar 类，看Calendar.getInstance()方法，下面打开的是Calendar的具体创建类：

private static Calendar createCalendar(TimeZone zone,
                                               Locale aLocale){
        
            CalendarProvider provider =
                LocaleProviderAdapter.getAdapter(CalendarProvider.class, aLocale)
                                     .getCalendarProvider();
            if (provider != null) {
        
                try {
        
                    return provider.getInstance(zone, aLocale);
                } catch (IllegalArgumentException iae) {
        
                    // fall back to the default instantiation
                }
            }
       }

还有一个大家经常使用的 logback，我们可以看到 LoggerFactory 中有多个重载的方法  
getLogger()：

public static Logger getLogger(String name) {
        
            ILoggerFactory iLoggerFactory = getILoggerFactory();
            return iLoggerFactory.getLogger(name);
        }
        public static Logger getLogger(Class clazz) {
        
            return getLogger(clazz.getName());
        }

### 2.4 简单工厂模式优缺点 ###

*  优点
    
     *  简单
 *  缺点
    
     *  工厂类的职责相对过重，不易于扩展过于复杂的产品结构。

## 3 工厂方法模式 ##

### 3.1 工厂方法模式定义 ###

**工厂方法模式（Factory Method Pattern**）是指定义一个`创建对象的接口，但让实现这个接口的类来决定实例化哪个类，工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。`在工厂方法模式中用户只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节，而且加入新的产品符合开闭原则。`比简单工厂更加细化有了各种工厂,自己去实现对应的工厂。`

### 3.2 工厂方法模式案例 ###

public class FactoryMethodTest {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            // Python课程工厂
            ICourseFactory factory = new PythonCourseFactory();
            ICourse course = factory.create();
            course.record();
            // Java课程工厂
            factory = new JavaCourseFactory();
            course = factory.create();
            course.record();
        }
    }
    
    public class JavaCourseFactory implements ICourseFactory {
        
        public ICourse create() {
        
            return new JavaCourse();
        }
    }
    
    public interface ICourseFactory {
        
        ICourse create();
    }
    public class JavaCourse implements ICourse {
        
        public void record() {
        
            System.out.println("录制Java课程");
        }
    }
    public interface ICourse {
        
        void record();
    }
    
    //python同理...

![在这里插入图片描述][70995e3f3a584fc9bc141430765a55b8.png]

### 3.3 工厂方法模式源码 ###

再来看看logback中工厂方法模式的应用，看看类图就OK了：  
![在这里插入图片描述][e64133ae74074490a9ee0824f5b14cd9.png]

### 3.4 工厂方法模式优缺点 ###

*  工厂方法适用于以下场景：
    
    1.  `创建对象需要大量重复的代码。`
    2.  客户端（应用层）不依赖于产品类实例如何被创建、实现等细节。
    3.  一个类通过其`子类来指定创建哪个对象。`
 *  工厂方法也有缺点：
    
    1.  `类的个数容易过多，增加复杂度。`
    2.  增加了系统的抽象性和理解难度。

## 4 抽象工厂模式 ##

### 4.1 抽象工厂模式定义 ###

抽象工厂模式（AbastractFactory Pattern）是指提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，无须指定他们具体的类。客户端（应用层）不依赖于产品类实例如何被创建、实现等细节，`强调的是一系列相关的产品对象（属于同一产品族）一起使用创建对象需要大量重复的代码。`需要提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而使客户端不依赖于具体实现。`工厂有一些列产品，将这些产品就是类抽象出来。`

讲解抽象工厂之前，我们要了解两个概念**产品等级结构**和**产品族**，看下面的图：

![在这里插入图片描述][c6380d30752542c882ef0bd88d3457bf.png]

从上图中看出有正方形，圆形和菱形三种图形，相同颜色深浅的就代表同一个产品族，相同形状的代表同一个产品等级结构。同样可以从生活中来举例，比如，美的电器生产多种家用电器。那么上图中，颜色最深的正方形就代表美的洗衣机、颜色最深的圆形代表美的空调、颜色最深的菱形代表美的热水器，颜色最深的一排都属于美的品牌，都是美的电器这个产品族。再看最右侧的菱形，颜色最深的我们指定了代表美的热水器，那么第二排颜色稍微浅一点的菱形，代表海信的热水器。同理，同一产品结构下还有格力热水器，格力空调，格力洗衣机。

![在这里插入图片描述][ac825e8f4b2a468191eb6c9bf25f9f13.png]

再看下面的这张图，最左侧的小房子我们就认为**具体的工厂**，有**美的工厂**，有**海信工厂**，有**格力工厂**。  
**每个品牌的工厂**都生产**洗衣机**、**热水器**和**空调**。

### 4.2 抽象工厂模式案例 ###

public class AbstractFactoryTest {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            JavaCourseFactory factory = new JavaCourseFactory();
            factory.createNote().edit();
            factory.createVideo().record();
        }
    }
    /**
     * 抽象工厂CourseFactory类：
     * 抽象工厂是用户的主入口
     * 在Spring中应用得最为广泛的一种设计模式
     * 易于扩展
     */
    public abstract class CourseFactory {
        
        public void init(){
        
            System.out.println("初始化基础数据");
        }
        protected abstract INote createNote();
        protected abstract IVideo createVideo();
    }
    /**
     * 创建Java产品族的具体工厂JavaCourseFactory
     */
    public class JavaCourseFactory extends CourseFactory {
        
        public INote createNote() {
        
            super.init();
            return new JavaNote();
        }
        public IVideo createVideo() {
        
            super.init();
            return new JavaVideo();
        }
    }
    /**
     * 创建Java产品族，Java视频JavaVideo类：Java视频
     */
    public class JavaVideo implements IVideo {
        
        public void record() {
        
            System.out.println("录制Java视频");
        }
    }
    /**
     * 录播视频：IVideo接口
     */
    public interface IVideo {
        
        void record();
    }
    /**
     * 扩展产品等级Java课堂笔记JavaNote类：Java笔记
     */
    public class JavaNote implements INote {
        
        public void edit() {
        
            System.out.println("编写Java笔记");
        }
    }
    /**
     * 课堂笔记：INote接口
     */
    public interface INote {
        
        void edit();
    }
    // 创建Python产品族的具体工厂PythonCourseFactory省略。。。

上面的代码完整地描述了两个产品族Java课程和Python课程，也描述了两个产品等级视频和手记。抽象工厂非常完美清晰地描述这样一层复杂的关系。但是，不知道大家有没有发现，如果我们再继续扩展产品等级，将源码 Source也加入到课程中，那么我们的代码从抽象工厂，到具体工厂要全部调整，很显然不符合开闭原则。

### 4.3 抽象工厂模式优缺点 ###

抽象工厂缺点

1.  规定了所有可能被创建的产品集合，产品族中扩展新的产品困难，需要修改抽象工厂的接口。
2.  增加了系统的抽象性和理解难度。

## 5 简单工厂 vs 工厂方法 vs 抽象工厂 ##

简单工厂：产品的工厂  
工厂方法：工厂的工厂  
抽象工厂：复杂产品的工厂  
简单工厂：工厂是一个实体类，内部直接根据逻辑创建对应的产品。  
工厂方法：工厂首先有个接口定义规范。不同的产品使用不同的实体类工厂根据规范和需求创建对应的产品。这就是它们的区别。  
工厂方法是生产一类产品，抽象工厂是生产一个产品族

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