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Nick1407 的个人博客

公众号:JavaCase

设计模式【工厂模式】


一、概述
工厂模式大致分为三类:简单工厂、工厂方法和抽象工厂,
难度逐个加大。

二、简单工厂
1、说明:
定义一个工厂类,它可以根据参数的不同返回不同类的实例,被创建的实例通常都具有共同的父类。因为在简单工厂模式中用于创建实例的方法是静态(static)方法,因此简单工厂模式又被称为静态工厂方法(StaticFactoryMethod)模式,它属于类创建型模式。
简单工厂模式要点在于:当你需要什么,只需要传入一个正确的参数,就可以获取你所需要的对象,而无须知道其创建细节。简单工厂模式结构比较简单,其核心是工厂类的设计。
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2、角色:
●Factory(工厂角色):工厂角色即工厂类,它是简单工厂模式的核心,负责实现创建所有产品实例的内部逻辑;工厂类可以被外界直接调用,创建所需的产品对象;在工厂类中提供了静态的工厂方法factoryMethod(),它的返回类型为抽象产品类型Product。

●Product(抽象产品角色):它是工厂类所创建的所有对象的父类,封装了各种产品对象的公有方法,它的引入将提高系统的灵活性,使得在工厂类中只需定义一个通用的工厂方法,因为所有创建的具体产品对象都是其子类对象。

●ConcreteProduct(具体产品角色):它是简单工厂模式的创建目标,所有被创建的对象都充当这个角色的某个具体类的实例。每一个具体产品角色都继承了抽象产品角色,需要实现在抽象产品中声明的抽象方法。

3、代码示例
工厂类

public class ProductFactory {





	public static Product product(String pro){
		Product product=null;
		if("one".equals(pro)){
			product=new ProductOne();
		}
		if("two".equals(pro)){
			product=new ProductTwo();
		}
		return product;
	}
}

产品抽象

abstract class Product {
	public void mutual(){
		System.out.println("这是公共的属性");
	}

	public abstract void special ();

}

具体产品

public class ProductOne extends Product {

	@Override
	public void special() {
		System.out.println("这是第一个特殊产品");
	}
}

public class ProductTwo extends Product {

	@Override
	public void special() {
		System.out.println("这是第二个特殊产品");
	}
}

测试

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		Product product;
		product=ProductFactory.product("one");
		product.mutual();
		product.special();
		product=ProductFactory.product("two");
		product.mutual();
		product.special();

	}
}

结果
image.png

优点:
1、工厂类包含必要的判断逻辑,可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例,客户端可以免除直接创建产品对象的职责,而仅仅“消费”产品,简单工厂模式实现了对象创建和使用的分离。
2、客户端无须知道所创建的具体产品类的类名,只需要知道具体产品类所对应的参数即可,对于一些复杂的类名,通过简单工厂模式可以在一定程度减少使用者的记忆量。
缺点:
1、由于工厂类集中了所有产品的创建逻辑,职责过重,一旦不能正常工作,整个系统都要受到影响。
2、系统扩展困难,一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑,在产品类型较多时,有可能造成工厂逻辑过于复杂,不利于系统的扩展和维护。
3、简单工厂模式由于使用了静态工厂方法,造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构。

三、工厂方法
1、说明:
在工厂方法模式中不再提供一个统一的工厂类来创建所有的产品对象,而是针对不同的产品提供不同的工厂,系统提供一个与产品等级结构对应的工厂等级结构。工厂方法模式定义如下:
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。工厂方法模式提供一个抽象工厂接口来声明抽象工厂方法,而由其子类来具体实现工厂方法,创建具体的产品对象。
image.png

2、角色:
●Factory(抽象工厂):在抽象工厂类中,声明了工厂方法(FactoryMethod),用于返回一个产品。抽象工厂是工厂方法模式的核心,所有创建对象的工厂类都必须实现该接口。

●ConcreteFactory(具体工厂):它是抽象工厂类的子类,实现了抽象工厂中定义的工厂方法,并可由客户端调用,返回一个具体产品类的实例。

●Product(抽象产品):它是定义产品的接口,是工厂方法模式所创建对象的超类型,也就是产品对象的公共父类。
●ConcreteProduct(具体产品):它实现了抽象产品接口,某种类型的具体产品由专门的具体工厂创建,具体工厂和具体产品之间一一对应。
与简单工厂模式相比,工厂方法模式最重要的区别是引入了抽象工厂角色,抽象工厂可以是接口,也可以是抽象类或者具体类。

3、代码示例:
抽象工厂

interface Factory {

	public Product factoryMethod();

}

具体工厂

public class FactoryOne implements  Factory {

	@Override
	public Product factoryMethod() {
		return new ProductOne();
	}
}

public class FactoryTwo implements Factory{

	@Override
	public Product factoryMethod() {
		return new ProductTwo();
	}
}

抽象产品

abstract class Product {

	public void mutual(){
		System.out.println("这是公共的属性");
	}

	public abstract void special ();

}

具体产品

public class ProductOne extends Product {
	@Override
	public void special() {
		System.out.println("这是第一个特殊产品");
	}
}

public class ProductTwo extends Product {

	@Override

	public void special() {
		System.out.println("这是第二个特殊产品");
	}
}

测试

public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		Factory factory;
		Product product;
		factory=new FactoryOne();
		product=factory.factoryMethod();
		product.special();
		factory=new FactoryTwo();
		product=factory.factoryMethod();
		product.special();
	}
}

结果
image.png

优点:
1、在工厂方法模式中,工厂方法用来创建客户所需要的产品,同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节,用户只需要关心所需产品对应的工厂,无须关心创建细节,甚至无须知道具体产品类的类名。
2、使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时,无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口,无须修改客户端,也无须修改其他的具体工厂和具体产品,而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了,这样,系统的可扩展性也就变得非常好,完全符合“开闭原则”。

缺点:在添加新产品时,需要编写新的具体产品类,而且还要提供与之对应的具体工厂类,系统中类的个数将成对增加,在一定程度上增加了系统的复杂度,有更多的类需要编译和运行,会给系统带来一些额外的开销。

四、抽象工厂
1、说明:
抽象工厂模式为创建一组对象提供了一种解决方案。与工厂方法模式相比,抽象工厂模式中的具体工厂不只是创建一种产品,它负责创建一族产品。抽象工厂模式定义如下:
工厂提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无须指定它们具体的类。抽象工厂模式又称为Kit模式,它是一种对象创建型模式。在抽象工厂模式中,每一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,这些产品构成了一个产品族。
image.png

●产品等级结构:产品等级结构即产品的继承结构,如一个抽象类是电视机,其子类有海尔电视机、海信电视机、TCL电视机,则抽象电视机与具体品牌的电视机之间构成了一个产品等级结构,抽象电视机是父类,而具体品牌的电视机是其子类。
●产品族:在抽象工厂模式中,产品族是指由同一个工厂生产的,位于不同产品等级结构中的一组产品,如海尔电器工厂生产的海尔电视机、海尔电冰箱,海尔电视机位于电视机产品等级结构中,海尔电冰箱位于电冰箱产品等级结构中,海尔电视机、海尔电冰箱构成了一个产品族。
image.png

2、角色
●AbstractFactory(抽象工厂):它声明了一组用于创建一族产品的方法,每一个方法对应一种产品。

●ConcreteFactory(具体工厂):它实现了在抽象工厂中声明的创建产品的方法,生成一组具体产品,这些产品构成了一个产品族,每一个产品都位于某个产品等级结构中。

●AbstractProduct(抽象产品):它为每种产品声明接口,在抽象产品中声明了产品所具有的业务方法。

●ConcreteProduct(具体产品):它定义具体工厂生产的具体产品对象,实现抽象产品接口中声明的业务方法。

3、代码示例

抽象工厂

abstract class Factory {

	public abstract ProductOne createProductOne();

	public abstract ProductTwo creteProductTwo();
	
}

具体工厂

public class FactoryOne extends Factory {
	@Override
	public ProductOne createProductOne() {
		return new ProductOne();
	}

	@Override
	public ProductTwo creteProductTwo() {
		return new ProductTwo();
	}
}

抽象产品

abstract class Product {

	public void mutual(){
		System.out.println("这是公共的属性");
	}

	public abstract void special ();

}

具体产品

public class ProductOne extends Product {

	@Override
	public void special() {
		System.out.println("这是第一个特殊产品");
	}
}

public class ProductTwo extends Product {

	@Override

	public void special() {
		System.out.println("这是第二个特殊产品");
	}
}

测试:

public class Test {



	public static void main(String[] args) {
		Factory factory;
		Product po;
		factory=new FactoryOne();
		po=factory.createProductOne();
		po.special();
		po=factory.creteProductTwo();
		po.special();

	}
}

运行结果
image.png

优点:
1、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。
2、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。
3、(3)增加新的产品族很方便,无须修改已有系统,符合“开闭原则”。

缺点:
1、增加新的产品等级结构麻烦,需要对原有系统进行较大的修改,甚至需要修改抽象层代码。这显然会带来较大的不便,违背了“开闭原则”。

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