概述
工厂模式（Factory Pattern）包括简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式，是 Java 中最常用的一类创建型设计模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。正如它的名字，可以像工厂一样生产出我们想要的东西，只要我们提供原料。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，而是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。简单工厂模式是工厂方法模式的“小弟”，它不属于GoF 23种设计模式，但在软件开发中应用也较为频繁，通常将它作为学习其他工厂模式的入门。此外，工厂方法模式还有一位“大哥”——抽象工厂模式。这三种工厂模式各具特色，难度也逐个加大，在软件开发中它们都得到了广泛的应用，成为面向对象软件中常用的创建对象的工具。
在Java语言中，我们通常有以下几种创建对象的方式：
- 使用new关键字直接创建对象(最简单，灵活性较差)
- 通过反射机制创建对象
- 通过clone()方法创建对象
- 通过工厂类创建对象
意图：
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。
主要解决：
主要解决接口选择的问题。
何时使用：
我们明确地计划不同条件下创建不同实例时。
如何解决：
让其子类实现工厂接口，返回的也是一个抽象的产品。
关键代码：
创建过程在其子类执行。
应用实例：
- 您需要一辆汽车，可以直接从工厂里面提货，而不用去管这辆汽车是怎么做出来的，以及这个汽车里面的具体实现。
- Hibernate 换数据库只需换方言和驱动就可以。
优点：
- 一个调用者想创建一个对象，只要知道其名称就可以了。
- 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。
- 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。这并不是什么好事。
使用场景：
- 日志记录器：记录可能记录到本地硬盘、系统事件、远程服务器等，用户可以选择记录日志到什么地方。
- 数据库访问，当用户不知道最后系统采用哪一类数据库，以及数据库可能有变化时。
- 设计一个连接服务器的框架，需要三个协议"POP3"、"IMAP"、"HTTP"，可以把这三个作为产品类，共同实现一个接口。
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。
简单工厂模式（Simple Factory Pattern）
又叫做静态工厂方法（StaticFactory Method）模式，不属于23种GOF设计模式之一。 主要用于创建同一类的对象，比如创建图形类(Rectangle矩形、Square正方形、Circle圆形)
我们将创建一个 Shape 接口和实现 Shape 接口的实体类。下一步是定义工厂类 ShapeFactory。FactoryPatternDemo，我们的演示类使用 ShapeFactory 来获取 Shape 对象。它将向 ShapeFactory 传递信息(RECTANGLE、SQUARE、CIRCLE)，以便获取它所需对象的类型。
步骤 1：创建一个接口。
Shape.java
public interface Shape {
void draw();
}
步骤 2：创建实现接口的实体类。
Rectangle.java
public class Rectangle implements Shape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
}
}
Square.java
public class Square implements Shape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("Inside Square::draw() method.");
}
}
Circle.java
public class Circle implements Shape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
}
}
步骤 3：创建一个工厂，生成基于给定信息的实体类的对象。
ShapeFactory.java
public class ShapeFactory {
//使用 getShape 方法获取形状类型的对象
public Shape getShape(String shapeType){
if("CIRCLE".equalsIgnoreCase(shapeType)){
return new Circle();
}else if("RECTANGLE".equalsIgnoreCase(shapeType)){
return new Rectangle();
}else if("SQUARE".equalsIgnoreCase(shapeType)){
return new Square();
}
return null;
}
}
步骤 4：使用该工厂，通过传递类型信息来获取实体类的对象。
FactoryPatternDemo.java
public class FactoryPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();
//获取 Circle 的对象，并调用它的 draw 方法
Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
shape1.draw();
//获取 Rectangle 的对象，并调用它的 draw 方法
Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
shape2.draw();
//获取 Square 的对象，并调用它的 draw 方法
Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
shape3.draw();
}
}
步骤 5：执行程序，输出结果：
Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.
根据传入不同的 shapeType(如：RECTANGLE、SQUARE、CIRCLE)去创建不同的对象，然后再通过不同的shapeType对象去给里面的属性赋值。无论RECTANGLE、SQUARE，CIRCLE都是Shape，所以说简单工厂模式就是用来创建同一类对象的不同实例。
工厂方法模式
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。 在工厂里面可以对对象的创建做严格的定义，client端直接通过工厂创建出来就可以使用了。
产品抽象类
public abstract class Product {
public abstract void method();
}
具体A产品
public class ProductA extends Product {
@Override
public void method() {
System.out.println("产品A");
}
}
具体B产品
public class ProductB extends Product {
@Override
public void method() {
System.out.println("产品B");
}
}
工厂抽象类
public abstract class Factory {
public abstract Product createProduct();
}
具体工厂
public class ProductFactory extends Factory {
@Override
public Product createProduct() {
return new ProductA();
}
}
客户端使用
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Factory factory = new ProductFactory();
Product product = factory.createProduct();
product.method();
}
}
也可以通过反射的方式
public abstract class Factory {
public abstract T createProduct(Class clz);
}
public class ConcreteFactory extends Factory {
@Override
public T createProduct(Class clz) {
Product product = null;
try {
product= (Product) Class.forName(clz.getName()).newInstance();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
return (T) product;
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Factory factory = new ConcreteFactory();
Product product = factory.createProduct(ConcreteProductB.class);
product.method();
}
}
拥有多个工厂的方式我们称为多工厂方法模式，如果只有一个工厂我们可以去掉抽象类直接定义一个static的方法返回对象（用static修饰可以不用初始化工厂直接返回产品，也可以不用static），这种叫做工厂方法模式或者静态工厂模式。
优点和缺点是一样的：新加一个产品需要相应的产品类和一个工厂子类。
抽象工厂模式
为创建一组相关或者是相互依赖的对象提供一个接口，而不需要指定他们的具体实现类。
例如：
Q3和Q7有不同的轮胎、发动机、制动系统。虽然生产的零件不同，型号不同。但是根本上都有共同的约束，就是轮胎、发动机、制动系统。设计如下：
- 需要一个抽象工厂，里面有三个接口分别为生产轮胎、发动机、制动系统，抽象类
- 需要三个抽象产品分别为轮胎、发动机、制动系统，抽象接口
- 需要实现上面的三个抽象接口，定义出每个接口不同的对象，比如：普通轮胎和越野轮胎
- 需要两个具体类继承自上面的抽象类，实现具体的工厂，比如：生产Q3的工厂和生产Q7的工厂
- 在客户端new出对应的具体工厂并调用对应的生产方法
抽象工厂
public abstract class CarFactory {
/**
* 生产轮胎
* @return 轮胎
* */
public abstract ITire createTire();
/**
* 生产发动机
* @return 发动机
* */
public abstract IEngine createEngine();
/**
* 生产制动系统
* @return 制动系统
* */
public abstract IBrake createBrake();
}
三个产品抽象接口
public interface ITire {
// 轮胎
void tire();
}
public interface IEngine {
// 发动机
void engine();
}
public interface IBrake {
// 制动系统
void brake();
}
根据抽象接口定义不同的对象
public class NormalBrake implements IBrake{
@Override
public void brake() {
System.out.println("普通制动");
}
}
public class SeniorBrake implements IBrake{
@Override
public void brake() {
System.out.println("高级制动");
}
} //后面的定义省略。。。。。。。。。。。。。
实现具体的工厂类
public class Q3Factory extends CarFactory{
@Override
public ITire createTire() {
return new NormalTire();
}
@Override
public IEngine createEngine() {
return new DomesticEngine();
}
@Override
public IBrake createBrake() {
return new NormalBrake();
}
}
客户端使用
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//A车厂
CarFactory factoryQ3 = new Q3Factory();
factoryQ3.createTire().tire();
factoryQ3.createEngine().engine();
factoryQ3.createBrake().brake();
System.out.println("---------------");
}
}
//输出
普通轮胎
国产发动机
普通制动
区别
工厂方法模式： 只有一个抽象产品类，具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例
抽象工厂模式： 有多个抽象产品类 ，具体工厂类能创建多个具体产品类的实例