JAVA中的工厂方法模式和抽象工厂模式

工厂方法模式：

定义：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类，工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。
类型：创建类模式
类图：

类图知识点：
1.类图分为三部分，依次是类名、属性、方法
2.以<<开头和以>>结尾的为注释信息
3.修饰符+代表public，-代表private，#代表protected，什么都没有代表包可见。
4.带下划线的属性或方法代表是静态的。

工厂方法模式代码

interface IProduct {
public void productMethod();
}
class Product implements IProduct {
public void productMethod() {
System.out.println("产品");
}
}
interface IFactory {
public IProduct createProduct();
}
class Factory implements IFactory {
public IProduct createProduct() {
return new Product();
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
IFactory factory = new Factory();
IProduct prodect = factory.createProduct();
prodect.productMethod();
}
}

　　

工厂模式：
首先需要说一下工厂模式。工厂模式根据抽象程度的不同分为三种：简单工厂模式（也叫静态工厂模式）、本文
所讲述的工厂方法模式、以及抽象工厂模式。工厂模式是编程中经常用到的一种模式。它的主要优点有：
• 可以使代码结构清晰，有效地封装变化。在编程中，产品类的实例化有时候是比较复杂和多变的，通过工厂
模式，将产品的实例化封装起来，使得调用者根本无需关心产品的实例化过程，只需依赖工厂即可得到自己
想要的产品。
• 对调用者屏蔽具体的产品类。如果使用工厂模式，调用者只关心产品的接口就可以了，至于具体的实现，调
用者根本无需关心。即使变更了具体的实现，对调用者来说没有任何影响。
• 降低耦合度。产品类的实例化通常来说是很复杂的，它需要依赖很多的类，而这些类对于调用者来说根本无
需知道，如果使用了工厂方法，我们需要做的仅仅是实例化好产品类，然后交给调用者使用。对调用者来
说，产品所依赖的类都是透明的。

工厂方法模式：
通过工厂方法模式的类图可以看到，工厂方法模式有四个要素：
• 工厂接口。工厂接口是工厂方法模式的核心，与调用者直接交互用来提供产品。在实际编程中，有时候也会
使用一个抽象类来作为与调用者交互的接口，其本质上是一样的。
• 工厂实现。在编程中，工厂实现决定如何实例化产品，是实现扩展的途径，需要有多少种产品，就需要有多
少个具体的工厂实现。
• 产品接口。产品接口的主要目的是定义产品的规范，所有的产品实现都必须遵循产品接口定义的规范。产品
接口是调用者最为关心的，产品接口定义的优劣直接决定了调用者代码的稳定性。同样，产品接口也可以用
抽象类来代替，但要注意最好不要违反里氏替换原则。
• 产品实现。实现产品接口的具体类，决定了产品在客户端中的具体行为。

前文提到的简单工厂模式跟工厂方法模式极为相似，区别是：简单工厂只有三个要素，他没有工厂接口，并且得
到产品的方法一般是静态的。因为没有工厂接口，所以在工厂实现的扩展性方面稍弱，可以算所工厂方法模式的
简化版，关于简单工厂模式，在此一笔带过。

适用场景：
不管是简单工厂模式，工厂方法模式还是抽象工厂模式，他们具有类似的特性，所以他们的适用场景也是类似
的。
首先，作为一种创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地
方就是复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象，特别是只需要通过new就可以完成创建的对象，无需使用工厂
模式。如果使用工厂模式，就需要引入一个工厂类，会增加系统的复杂度。
其次，工厂模式是一种典型的解耦模式，迪米特法则在工厂模式中表现的尤为明显。假如调用者自己组装产品需
要增加依赖关系时，可以考虑使用工厂模式。将会大大降低对象之间的耦合度。
再次，由于工厂模式是依靠抽象架构的，它把实例化产品的任务交由实现类完成，扩展性比较好。也就是说，当
需要系统有比较好的扩展性时，可以考虑工厂模式，不同的产品用不同的实现工厂来组装。

典型应用
要说明工厂模式的优点，可能没有比组装汽车更合适的例子了。场景是这样的：汽车由发动机、轮、底盘组
成，现在需要组装一辆车交给调用者。假如不使用工厂模式，代码如下：

class Engine {
public void getStyle(){
System.out.println("这是汽车的发动机");
}
}
class Underpan {
public void getStyle(){
System.out.println("这是汽车的底盘");
}
}
class Wheel {
public void getStyle(){
System.out.println("这是汽车的轮胎");
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Engine engine = new Engine();
Underpan underpan = new Underpan();
Wheel wheel = new Wheel();
ICar car = new Car(underpan, wheel, engine);
car.show();
}
}

　　

可以看到，调用者为了组装汽车还需要另外实例化发动机、底盘和轮胎，而这些汽车的组件是与调用者无关
的，严重违反了迪米特法则，耦合度太高。并且非常不利于扩展。另外，本例中发动机、底盘和轮胎还是比较具
体的，在实际应用中，可能这些产品的组件也都是抽象的，调用者根本不知道怎样组装产品。假如使用工厂方法
的话，整个架构就显得清晰了许多。

interface IFactory {
public ICar createCar();
}
class Factory implements IFactory {
public ICar createCar() {
Engine engine = new Engine();
Underpan underpan = new Underpan();
Wheel wheel = new Wheel();
ICar car = new Car(underpan, wheel, engine);
return car;
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
IFactory factory = new Factory();
ICar car = factory.createCar();
car.show();
}
}

　　

使用工厂方法后，调用端的耦合度大大降低了。并且对于工厂来说，是可以扩展的，以后如果想组装其他的汽
车，只需要再增加一个工厂类的实现就可以。无论是灵活性还是稳定性都得到了极大的提高。

抽象工厂模式：

抽象工厂模式
定义：为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口，而且无需指定他们的具体类。
类型：创建类模式
类图：

抽象工厂模式与工厂方法模式的区别：

抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，他用来创建一组相关或者相互依赖的对象。他与工厂方法模式的区别
就在于，工厂方法模式针对的是一个产品等级结构；而抽象工厂模式则是针对的多个产品等级结构。在编程
中，通常一个产品结构，表现为一个接口或者抽象类，也就是说，工厂方法模式提供的所有产品都是衍生自同一
个接口或抽象类，而抽象工厂模式所提供的产品则是衍生自不同的接口或抽象类。
在抽象工厂模式中，有一个产品族的概念：所谓的产品族，是指位于不同产品等级结构中功能相关联的产品组成
的家族。抽象工厂模式所提供的一系列产品就组成一个产品族；而工厂方法提供的一系列产品称为一个等级结
构。我们依然拿生产汽车的例子来说明他们之间的区别。

在上面的类图中，两厢车和三厢车称为两个不同的等级结构；而2.0排量车和2.4排量车则称为两个不同的产品
族。再具体一点，2.0排量两厢车和2.4排量两厢车属于同一个等级结构，2.0排量三厢车和2.4排量三厢车属于另
一个等级结构；而2.0排量两厢车和2.0排量三厢车属于同一个产品族，2.4排量两厢车和2.4排量三厢车属于另一
个产品族。
明白了等级结构和产品族的概念，就理解工厂方法模式和抽象工厂模式的区别了，如果工厂的产品全部属于同一
个等级结构，则属于工厂方法模式；如果工厂的产品来自多个等级结构，则属于抽象工厂模式。在本例中，如果
一个工厂模式提供2.0排量两厢车和2.4排量两厢车，那么他属于工厂方法模式；如果一个工厂模式是提供2.4排量
两厢车和2.4排量三厢车两个产品，那么这个工厂模式就是抽象工厂模式，因为他提供的产品是分属两个不同的等
级结构。当然，如果一个工厂提供全部四种车型的产品，因为产品分属两个等级结构，他当然也属于抽象工厂模
式了。

interface IProduct1 {
public void show();
}
interface IProduct2 {
public void show();
}
class Product1 implements IProduct1 {
public void show() {
System.out.println("这是1型产品");
}
}
class Product2 implements IProduct2 {
public void show() {
System.out.println("这是2型产品");
}
}
interface IFactory {
public IProduct1 createProduct1();
public IProduct2 createProduct2();
}
class Factory implements IFactory{
public IProduct1 createProduct1() {
return new Product1();
}
public IProduct2 createProduct2() {
return new Product2();
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args){
IFactory factory = new Factory();
factory.createProduct1().show();
factory.createProduct2().show();
}
}

　　

抽象工厂模式的优点
抽象工厂模式除了具有工厂方法模式的优点外，最主要的优点就是可以在类的内部对产品族进行约束。所谓的产
品族，一般或多或少的都存在一定的关联，抽象工厂模式就可以在类内部对产品族的关联关系进行定义和描
述，而不必专门引入一个新的类来进行管理。

抽象工厂模式的缺点
产品族的扩展将是一件十分费力的事情，假如产品族中需要增加一个新的产品，则几乎所有的工厂类都需要进行
修改。所以使用抽象工厂模式时，对产品等级结构的划分是非常重要的。

适用场景
当需要创建的对象是一系列相互关联或相互依赖的产品族时，便可以使用抽象工厂模式。说的更明白一点，就是
一个继承体系中，如果存在着多个等级结构（即存在着多个抽象类），并且分属各个等级结构中的实现类之间存

在着一定的关联或者约束，就可以使用抽象工厂模式。假如各个等级结构中的实现类之间不存在关联或约束，则

使用多个独立的工厂来对产品进行创建，则更合适一点。

总结
无论是简单工厂模式，工厂方法模式，还是抽象工厂模式，他们都属于工厂模式，在形式和特点上也是极为相似
的，他们的最终目的都是为了解耦。在使用时，我们不必去在意这个模式到底工厂方法模式还是抽象工厂模
式，因为他们之间的演变常常是令人琢磨不透的。经常你会发现，明明使用的工厂方法模式，当新需求来临，稍
加修改，加入了一个新方法后，由于类中的产品构成了不同等级结构中的产品族，它就变成抽象工厂模式了；而
对于抽象工厂模式，当减少一个方法使的提供的产品不再构成产品族之后，它就演变成了工厂方法模式。
所以，在使用工厂模式时，只需要关心降低耦合度的目的是否达到了。
第 1 章 23 种设计模式 | 15