Java三种工厂模式

前言

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很多框架中都设计到设计模式，其中工厂模式最常用，为了日后能更好研究框架源码，或者对于小白的我来说至少能读懂框架源码。掌握基本的设计模式是必须的。所以在这里做一个粗浅的认识总结，其中可能会有很多的瑕疵，希望大家多多包涵，此外其中的UML都是自己画的，自我感觉不太很正规。

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概念

以工厂方法模式（Factory Method Model）UML说明相关概念

角色说明：

• 抽象工厂角色AbstractFactory：工厂方法模式的核心，它与应用程序无关，其中主要规定返回的抽象产品，是具体工厂角色必须实现的接口或者必须继承的父类，由子类实现返回的具体产品。
• 具体工厂角色ConcreteFactoryA/B：实现或继承自抽象工厂角色，含有和具体业务逻辑有关的代码。创建对应的具体产品的对象。
• 抽象产品角色Product：是所有具体产品角色的父类，它负责描述所有产品实例所共有的公共接口。
• 具体产品角色ConcreteProductA/B：继承或者实现自抽象产品角色，一般为多个。工厂类返回的都是该角色的某一具体产品。

应用实例：

• Hibernate换数据库只需要换方言和驱动就可以，不需要关心是怎么生成相关的类。
• 我们去饭店点餐，只需要按照菜单选择好吃好看的报上名字就可以，而不需要关心后台厨师（工厂）是怎么炒菜的。
• 比如某位女生的衣柜里存在商务女装、时尚女装、休闲女装、男朋友买的套装（谁叫女生的衣服多呢，我就拿这个比喻了，哈哈）这些也都是成套存在的，即可以理解为一系列具体产品。某一天她要去约会，那么她选择的是男朋友买的套装出门，那么这个套装有上衣（某个具体产品），裤子（某个具体产品）。直接拿出来就可以穿上出门，女生就不需要太关心这个套装是如何搭配的（很有审美观男朋友已经帮忙搭配好了，女生也比较满意），是不是方便了许多了呢？

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1、简单工厂模式（Simple Factory）

• 工厂是一个简单的类，不是抽象类或者是接口，其中生成返回具体产品通常使用if-else或者swith-case。
• 返回产品的方法一般都是static，所有也称之为静态工厂方法模式（Static FactoryMethod Pattern）。
• 也可以认为：简单工厂模式看为工厂方法模式的一种特例，所以优缺点等介绍将不做，具体请看工厂方法模式。

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2、工厂方法模式（Factory Method）

特点

（1）生成返回具体产品是通过实现抽象工厂类或者工厂接口方式。
（2） 一组产品依赖实现一个抽象类或接口。
（3）一个工厂工具（工厂实现类）返回产品组中一个具体产品类。

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UML图

• ConcreteProductA只依赖ConcreteFactroyA，ConcreteFactroyA只返回ConcreteProductA。
• 一组产品ConcreteProductA与ConcreteProductB只实现Product产品接口；
• 一个工厂接口AbstracFactory也只依赖一个产品接口Product。

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代码实现：

AbstractFactory.java:

/**
 * 抽象工厂类：返回具体产品
 * @author Lijian
 *
 */
interface AbstractFactory {
    Product createProduct();
}

Product.java:

/**
 * 抽象产品类：定义产品
 * @author Lijian
 *
 */
interface Product {
    void method1();
    void method2();
}

ConcreteProductA.java:

/**
 * 产品类
 * @author Lijian
 *
 */
public class ConcreteProductA implements Product{

    @Override
    public void method1() {
        System.out.println("ConcreteProductA implement method1()");
    }

    @Override
    public void method2() {
        System.out.println("ConcreteProductA implement method2()");
    }
}

ConcreteProductB.java

/**
 * 产品类
 * @author Lijian
 *
 */
public class ConcreteProductB implements Product{

    @Override
    public void method1() {
        System.out.println("ConcreteProductB implement method1()");
    }

    @Override
    public void method2() {
        System.out.println("ConcreteProductB implement method2()");
    }
}

ConcreteFactoryA.java

/**
 * 工厂工具类A
 * @author Lijian
 *
 */
public class ConcreteFactoryA implements AbstractFactory{
    //构造器，可以外部调用对外创建实例
    public ConcreteFactoryA() {}
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductA();
    }
}

ConcreteFactoryB.java:

/**
 * 工厂工具类B
 * @author Lijian
 *
 */
public class ConcreteFactoryB implements AbstractFactory{
    //构造器，可以外部调用对外创建实例
    public ConcreteFactoryB() {}
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductB();
    }
}

Consumer.java

/**
 * 客户端消费者类
 * @author Lijian
 *
 */
public class Consumer {
    public static void serviceFactory(AbstractFactory factory) {
        Product product = factory.createProduct();//upcast向上转型
        System.out.println(factory.getClass().getSimpleName()+" create "+product.getClass().getSimpleName()+":");
        product.method1();
        product.method2();
    }
    public static void main(String[] args) {
        //传入工厂工具类ConcreteFactoryA/B
        serviceFactory(new ConcreteFactoryA());
        serviceFactory(new ConcreteFactoryB());
    }
}

结果如下：

ConcreteFactoryA create ConcreteProductA:
ConcreteProductA implement method1()
ConcreteProductA implement method2()
ConcreteFactoryB create ConcreteProductB:
ConcreteProductB implement method1()
ConcreteProductB implement method2()

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3、抽象工厂模式（Abstract Factory）

首先应该先知道产品族与等级结构指的是什么：

等级结构：工厂模式提供的一系列产品，即全部依赖实现于同一个接口或者抽象类产品。
产品族：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。

特点

（1）提供创建一组相关相互依赖对象的接口，而无需指定他们具体的类。
（2）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。
（3）抽象工厂实现类提供的产品可以为多个，这多个产品可以实现依赖于不同的产品接口或抽象类产品。

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UML图

• ConcreteProductA只依赖ConcreteFactroyA，ConcreteFactroyA只返回ConcreteProductA。
• 一组产品ConcreteProductA与ConcreteProductB只实现Product产品接口；
• 一个工厂接口AbstracFactory也只依赖一个产品接口Product。

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代码实现

这里只举例实现关键部门，没有完整代码实现：
产品相关类：

//多个抽象接口
interface AbstractProductA {  
    public void show();  
}  
interface AbstractProductB {  
    public void show();  
}  

class ProductA implements AbstractProductA {  
    public void show() {  
        System.out.println("ProductA implement AbstractProductA");  
    }  
}  
class ProductB implements AbstractProductB {  
    public void show() {  
        System.out.println("ProductB implement AbstractProductB");  
    }  
} 

工厂相关类：

//一个工厂接口返回多个产品
interface AbstractFactory{  
    public AbstractProductA createProductA();  
    public AbstractProductB createProductB();  
}  
//这些产品之间互相有关联,一个工厂工具返回多个产品
class ConcreteFactory implements AbstractFactory{  
    public AbstractProductA createProductA() {  
        return new ProductA();  
    }  
    public AbstractProductB createProductB() {  
        return new ProductB();  
    }  
}

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4、工厂方法与抽象工厂比较

（1）工厂方法模式：

• 定义一个用于创建对象的接口，让子类（ConcreteFactoryA/B）决定实例化哪一个类，遵循了开放—封闭原则。
• 相对比之下，工厂方法模式的扩展性比较好，比如我们需要增加一个产品，则需要增加两个工厂相关类与一个产品实现类，但是不需要关心与其他产品之间的复杂关系。
• 产品只依赖产品接口，与消费者无关，实现了一定的解耦。
• 抽象工厂对应一个抽象产品，一个具体工厂对应一个具体产品，不能做到产品的相互交流。

（2）抽象工厂：
抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版，除了具备工厂方法模式的优点之外，还具备以下几点：

• 由于是针对产品族的，所以每个产品的相互约束，相互关联都可以在内部实现，而不需要对外重新创建管理产品的相关类（具体情况根据业务情况而定）
• 面对复杂的产品生产环境，抽象工厂模式可以应对。
• 扩展性差，面对增加需求变动时，需要在已经确定了产品集合中增加产品扩展工厂接口，之后还需要确定产品之间的关联依赖。