GoF23:工厂模式(Factory)

核心本质

  1. 实例化对象不使用new,用工厂方法代替
  2. 将选择实现类,创建对象统一管理和控制。从而将调用者跟我们的实现类解耦

工厂模式三种模式

  1. 简单工厂模式(静态工厂模式)
  2. 工厂方法模式
  3. 抽象工厂模式

简单工厂模式(静态工厂模式)

用来生产同一等级结构中的任意产品(对于增加新的产品,需要扩展已有的代码,不符合开闭原则)

​ 现在定义一种情景,就是消费者去买车,他可以自己组成车,也可以找一个工厂来生产几种不同类型的车,也可以到专门生产该车型的工厂买。

  • 定义一个接口
public interface Car {
void getName();
}
  • 让两种不同的汽车类都去实现Car接口
public class Tesla implements Car{
@Override
public void getName() {
System.out.println("特斯拉汽车");
}
}
public class WuLing implements Car{
@Override
public void getName() {
System.out.println("五菱汽车");
}
}

在Consumer的主方法中的操作相当于是我们自己组成的对象(自己组车):

public class Consumer {
public static void main(String[] args) {
// 原先我们要使用哪个对象,都是我们自己new出来的,相当于是自己创建的
Car car1 = new WuLing();
Car car2 = new Tesla(); car1.getName();
car2.getName();
}
}

现在我们让一个工厂来生产我们所需要的对象,不需要我们自己去new了:

/**
* 简单工厂模式,并不符合开闭原则,如果新增产品,就必须对原先的代码进行修改
*/
public class CarFactory { // 方式一:
public static Car getCar(String name) {
if ("五菱".equals(name)) {
return new WuLing();
} else if ("特斯拉".equals(name)) {
return new Tesla();
} else {
return null;
}
} // 方式二:
public static Car getWuLing() {
return new WuLing();
} public static Car getTesla() {
return new Tesla();
}
}

在Consumer的主方法中的操作相当于从工厂中获取我们需要的对象:

public class Consumer {
public static void main(String[] args) {
// 现在使用简单工厂模式,来获取我们需要的对象
Car car1 = CarFactory.getCar("五菱");
Car car2 = CarFactory.getCar("特斯拉"); car1.getName();
car2.getName();
}
}

但是上面的简单工厂有一些弊端,如果我们需要新增一个类,就需要对工厂中的代码进行修改,这不符合开闭原则(对扩展是开放的,对修改是关闭的)

工厂方法模式

用来生产同一等级结构中的固定产品(支持增加任意)

工厂方法模式还是承接上面的情景,只不过每一个对象,即车,都有一个专门工厂去生产该对象。

public interface Car {
void getName();
}
  • 对原来的CarFactory进行提取,相当于是加上一层
public interface CarFactory {
Car getCar();
}
public class WuLing implements Car {
@Override
public void getName() {
System.out.println("五菱汽车");
}
}
  • 专门生产五菱汽车的工厂
public class WuLingFactory implements CarFactory{

    @Override
public Car getCar() {
return new WuLing();
}
}
public class Tesla implements Car {
@Override
public void getName() {
System.out.println("特斯拉汽车");
}
}
  • 专门生产特斯拉汽车的工厂
public class TeslaFactory implements CarFactory{

    @Override
public Car getCar() {
return new Tesla();
}
}
  • 不去new我们需要的对象,而是new一个工厂对象去生产我们需要的对象
public class Consumer {
public static void main(String[] args) {
Car car1 = new WuLingFactory().getCar();
Car car2 = new TeslaFactory().getCar(); car1.getName();
car2.getName();
}
}

工厂方法模式就可以避免修改CarFactory中的代码,当我们需要新增一个对象时,只需要创建生产对象的工厂即可。符合开闭原则,但是无论在结构复杂度、管理复杂度……都是simple简单工厂占优势,因此在设计原则上:工厂方法模式,在实际业务中:简单工厂模式。

抽象工厂模式

围绕一个超级工厂创建其他工厂。该超级工厂又称为其他工厂的工厂。

举例说明

  • UML类图:

  • Creator:产品族工厂,定义了一系列的产品生产行为
  • ConcreteCreator:具体的产品族工厂
  • Product:抽象产品接口
  • ProductA1/A2/B1/B2:都是具体的产品,实现了相应的产品接口

举个栗子:

手机是一个抽象的产品,手机有小米手机,华为手机,路由器也是一个抽象的产品,路由器有小米路由器,华为路由器。

具体的手机和抽象手机就构成了一个产品等级结构

具体的路由器和抽象路由器就构成了另外一个产品等级结构

实质上产品等级结构即产品的继承结构,即它们都实现了相同的接口。

划重点就是产品族中的产品都是由同一个工厂生产的,位于不同的产品等级结构。因为同一产品族中的各个产品,实现的不是相同的接口,所以不位于同一产品等级结构。

它们之间的关系如下图所示:

对上图的说明:

  • 图中横坐标代表产品等级,新增产品等级为横坐标的增长,方向向右,具体表现为新增一列;

  • 图中纵坐标为产品族等级,新增产品族为纵坐标的增长,方向向上,具体表现为新增一排;

对比一下工厂方法和抽象工厂方法:

工厂模式针对的是产品等级结构,定义一种生产该产品工厂的接口,让不同类型的厂商去分别实现它,每一个实现了接口的工厂专门用来生产这一种产品。

抽象工厂模式针对的是产品族等级结构,这个抽象工厂是用来生产工厂的,被生产的工厂再去生产它们各自产品族中的产品,这样,每一个实现类工厂都可以生产本产品族的不同产品。

如何选择:

​ 在两者的使用选择,要结合实际业务,对于产品等级数量相对固定的产品族,可以优先考虑抽象工厂模式,但是如果频繁变动,则不大适用,因为在现有的产品族中新增产品等级时,就需要修改产品族工厂,也就违背了开闭原则而对于新增产品族,只需实现相应的接口即可,不需要修改产品族工厂中的代码。

代码实现

这里以上面的手机和路由器为栗:

简要的实现说明:

  • 定义抽象产品接口
//手机产品接口
public interface IPhoneProduct {
//开机
void start();
//关机
void shutdown();
//拨打电话
void callUp();
//发送短信
void sendSMS();
}

//路由器产品接口
public interface IRouterProduct {
//开机
void start();
//关机
void shutdown();
//开启wifi
void openWifi();
//设置参数
void setting();
}
  • 定义小米品牌手机和路由器产品实现类、华为品牌手机和路由器产品实现类
//小米手机产品
public class XiaomiPhone implements IPhoneProduct {
@Override
public void start() {
System.out.println("开启小米手机");
} @Override
public void shutdown() {
System.out.println("关闭小米手机");
} @Override
public void callUp() {
System.out.println("用小米手机打电话");
} @Override
public void sendSMS() {
System.out.println("用小米手机发短信");
}
}
//小米路由器产品
public class XiaomiRouter implements IRouterProduct {
@Override
public void start() {
System.out.println("启动小米路由器");
} @Override
public void shutdown() {
System.out.println("关闭小米路由器");
} @Override
public void openWifi() {
System.out.println("打开小米路由器的wifi功能");
} @Override
public void setting() {
System.out.println("设置小米路由器参数");
}
}
//华为手机产品
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("用华为手机打电话");
} @Override
public void sendSMS() {
System.out.println("用华为手机发短信");
}
}
//华为路由器产品
public class HuaweiRouter implements IRouterProduct {
@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 openWifi() {
System.out.println("打开华为路由器的wifi功能");
} @Override
public void setting() {
System.out.println("设置华为路由器参数");
}
}
  • 定义一个抽象工厂接口,或者称之为抽象产品族工厂
//抽象产品工厂(定义了同一个产品族的产品生产行为)
public interface IProductFactory {
//生产手机
IPhoneProduct produceTelPhone();
//生产路由器
IRouterProduct produceRouter();
}
  • 小米工厂和华为工厂的实现了
//小米产品工厂
public class XiaomiProductFactory implements IProductFactory {
@Override
public IPhoneProduct produceTelPhone() {
System.out.println(">>>>>>生产小米手机");
return new XiaomiPhone();
} @Override
public IRouterProduct produceRouter() {
System.out.println(">>>>>>生产小米路由器");
return new XiaomiRouter();
}
}
//华为产品工厂
public class HuaweiProductFactory implements IProductFactory{
@Override
public IPhoneProduct produceTelPhone() {
System.out.println(">>>>>>生产华为手机");
return new HuaweiPhone();
} @Override
public IRouterProduct produceRouter() {
System.out.println(">>>>>>生产华为路由器");
return new HuaweiRouter();
}
}
  • 客户端
//客户端
public class Client { public static void main(String[] args) {
System.out.println("===================小米系列产品=================");
//小米产品工厂实例
IProductFactory xiaomiProductFactory = new XiaomiProductFactory();
//生产小米路由器
IRouterProduct xiaomiRouter = xiaomiProductFactory.produceRouter();
xiaomiRouter.start();
xiaomiRouter.setting();
xiaomiRouter.openWifi();
xiaomiRouter.shutdown();
//生产小米手机
IPhoneProduct xiaomiPhone = xiaomiProductFactory.produceTelPhone();
xiaomiPhone.start();
xiaomiPhone.callUp();
xiaomiPhone.sendSMS();
xiaomiPhone.shutdown(); System.out.println("===================华为系列产品=================");
//华为产品工厂实例
IProductFactory huaweiProductFactory = new HuaweiProductFactory();
//生产华为路由器
IRouterProduct huaweiRouter = huaweiProductFactory.produceRouter();
huaweiRouter.start();
huaweiRouter.setting();
huaweiRouter.openWifi();
huaweiRouter.shutdown();
//生产华为手机
IPhoneProduct huaweiPhone = huaweiProductFactory.produceTelPhone();
huaweiPhone.start();
huaweiPhone.callUp();
huaweiPhone.sendSMS();
huaweiPhone.shutdown();
}
}
  • 运行结果:
===小米系列产品=
>>>>>>生产小米路由器
启动小米路由器
设置小米路由器参数
打开小米路由器的wifi功能
关闭小米路由器
>>>>>>生产小米手机
开启小米手机
用小米手机打电话
用小米手机发短信
关闭小米手机
===华为系列产品=
>>>>>>生产华为路由器
启动华为路由器
设置华为路由器参数
打开华为路由器的wifi功能
关闭华为路由器
>>>>>>生产华为手机
开启华为手机
用华为手机打电话
用华为手机发短信
关闭华为手机
  • 关系图:

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