【java设计模式】-02工厂模式

工厂模式简述

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。

在工厂模式中，我们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。

工厂模式根据抽象程度的不同分为三种：简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式

简单工厂模式

实质是由一个工厂类根据传入的参数，动态决定应该创建哪一个产品类（这些产品类继承自同一个父类或接口）的实例。

工厂方法模式

定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。

抽象工厂模式

在抽象工厂模式中，接口是负责创建一个相关对象的工厂，不需要显式指定它们的类。每个生成的工厂都能按照工厂模式提供对象。

本文主要介绍前两种，抽象工厂模式会另起一文专门介绍

简单工厂模式

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定义

简单工厂模式是属于创建型模式，又叫做静态工厂方法（Static Factory Method）模式，但不属于23种GOF设计模式之一。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式，可以理解为是不同工厂模式的一个特殊实现。

简单工厂UML类图

简单工厂实例

/**
 * @author kaifeng
 */
public class Car implements ICar {
    /**
     * 获取carName
     */
    @Override
    public String getCarName() {
        return "我是小轿车";
    }
}

/**
 * @author kaifeng
 */
public class Bus implements ICar{
    /**
     * 获取carName
     */
    @Override
    public String getCarName() {
        return "我是公交车";
    }
}

/**
 * @author kaifeng
 */
public class Suv implements ICar {
    /**
     * 获取carName
     */
    @Override
    public String getCarName() {
        return "我是SUV";
    }
}

/**
 * 简单工厂类
 *
 * @author kaifeng
 */
public class CarSimpleFactory {
    public ICar getCar(CarType carType) throws Exception {
        switch (carType) {
            case CAR:
                return new Car();
            case BUS:
                return new Bus();
            case SUV:
                return new Suv();
            default:
                throw new Exception("爱上了豪车，可是买不起啊！");
        }
    }
}

首先他们都实现代表抽象产品的接口ICar,CarSimpleFactory就是简单工厂类，根据不同的carType实例对应的具体的产品类，返回给调用者ICar，运行一下demo自己可以体验一下：

/**
 * 简单工厂测试
 *
 * @author kaifeng
 */
public class SimpleFactoryDemo {

    public static void main(String[] args) {
        ICar car;
        try {
            //实例化简单工厂
            CarSimpleFactory factory = new CarSimpleFactory();
            //通过简单工厂实例化具体产品类
            car = factory.getCar(CarType.CAR);
            System.out.println(car.getCarName());
        } catch (Exception ex) {
            System.err.println(ex.getMessage());
        }
    }
}

工厂方法模式

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在工厂方法模式中，工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口，而工厂子类则负责生成具体的产品对象，这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成，即通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品类。

工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象和推广。由于使用了面向对象的多态性，工厂方法模式保持了简单工厂模式的优点，而且克服了它的缺点。在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有产品的创建，而是将具体创建工作交给子类去做。这个核心类仅仅负责给出具体工厂必须实现的接口，而不负责产品类被实例化这种细节，这使得工厂方法模式可以允许系统在不修改工厂角色的情况下引进新产品。

工厂方法模式包含如下角色：

Product：抽象产品

ConcreteProduct：具体产品

Factory：抽象工厂

ConcreteFactory：具体工厂

工厂方法模式UML

工厂方法模式优缺点

优点：

1、一个调用者想创建一个对象，只要知道其名称就可以了。

2、扩展性高，如果想增加一个产品，只要扩展一个工厂类就可以。

3、屏蔽产品的具体实现，调用者只关心产品的接口。

缺点：

每次增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对象实现工厂，使得系统中类的个数成倍增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，同时也增加了系统具体类的依赖

工厂方法模式适用场景

1、一个类不知道它所需要的对象的类：在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体的产品对象由具体工厂类创建；客户端需要知道创建具体产品的工厂类。

2、一个类通过其子类来指定创建哪个对象：在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展。

3、将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。

工厂方法模式实例

/**
 * 抽象工厂接口
 *
 * @author kaifeng
 */
public interface ICarFactory {
    /**
     * 创建抽象产品对象
     */
    ICar createCar();
}

/**
 * 具体工厂对象
 *
 * @author kaifeng
 */
public class FactoryCar implements ICarFactory {

    /**
     * 创建抽象产品对象
     */
    @Override
    public ICar createCar() {
        return new Car();
    }
}

/**
 * @author kaifeng
 */
public class FactoryBus implements ICarFactory {
    /**
     * 创建抽象产品对象
     */
    @Override
    public ICar createCar() {
        return new Bus();
    }
}

/**
 * @author kaifeng
 */
public class FactorySuv implements ICarFactory {
    /**
     * 创建抽象产品对象
     */
    @Override
    public ICar createCar() {
        return new Suv();
    }
}

工厂方法测试类，验证不同的产品工厂产生不同的产品对象

/**
 * 工厂方法测试
 *
 * @author kaifeng
 */
public class FactoryMethodDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ICarFactory factory = null;
        // car
        factory = new FactoryCar();
        ICar car = factory.createCar();
        System.out.println(car.getCarName());

        // bus
        factory = new FactoryBus();
        ICar bus = factory.createCar();
        System.out.println(bus.getCarName());

        // suv
        factory = new FactorySuv();
        ICar suv = factory.createCar();
        System.out.println(suv.getCarName());
    }
}

注意事项：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。