设计模式学习笔记（四）：简单工厂模式

1 定义

简单工厂模式（Simple Factory Pattern）：定义一个工厂类，它可以根据参数的不同返回不同类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。

因为在简单工厂模式用于创建实例的方法是静态的方法，因此简单工厂模式又被称为静态工厂方法模式，它属于类创建型模式。

尽管简单工厂模式不属于GoF23种设计模式之一，但是实际中用途广泛，并且可以作为学习“工厂方法模式”以及“抽象工厂模式”的基础。

2 结构

由图可知包含以下三个角色：

• Factory（工厂角色）：即工厂类，负责实现创建所有产品实例的内部逻辑，工厂类可以被外界直接调用，创建所需要的产品对象，在工厂类中提供了一个静态工厂方法用于获取产品
• Product（抽象产品角色）：是工厂类所创建的所有对象的父类，封装了各种产品对象的公有方法。Product会提高系统的灵活性，使得在工厂类只需要定义一个通用的工厂产品方法，因为所有创建的具体产品都是其子类对象
• ConcreteProduct（具体产品角色）：所有被创建的对象都充当这个角色的某个具体类的实例。每一个具体产品角色都继承了抽象产品角色，需要实现在抽象产品中声明的抽象方法

3 实例

某公司需要开发一个图表库，该图表库可以提供各种不同外观的图表，例如柱状图，折线图等等。

首先可以先设计一个抽象图表类（这里是一个接口）：

interface Chart
{
    void display();
}

接着各种具体产品类（柱状图，折线图，饼状图等）实现该接口即可：

class HistogramChart implements Chart
{
    public HistogramChart()
    {
        System.out.println("创建柱状图");
    }

    public void display()
    {
        System.out.println("显示柱状图");
    }
}

class PieChart implements Chart
{
    public PieChart()
    {
        System.out.println("创建饼状图");
    }

    public void display()
    {
        System.out.println("显示饼状图");
    }
}

class LineChart implements Chart
{
    public LineChart()
    {
        System.out.println("创建折线图");
    }

    public void display()
    {
        System.out.println("显示折线图");
    }
}

最后是工厂类，为了方便加上了枚举参数：

class Factory
{
    public static Chart getChart(Charts charts)
    {
        switch(charts)
        {
            case PIE_CHART:
                return new PieChart();
            case LINE_CHART:
                return new LineChart();
            case HISTOGRAM_CHART:
                return new HistogramChart();
            default:
                return null;
        }
    }
}

enum Charts
{
    PIE_CHART,LINE_CHART,HISTOGRAM_CHART;
}

测试：

public static void main(String[] args) {
    Chart chart = Factory.getChart(Charts.LINE_CHART);
    chart.display();
}

4 简化

为了简化简单工厂模式，可以将抽象产品类与工厂类合并，将静态方法移至抽象产品类中：

这样可以通过抽象产品类的静态方法获取子类对象，优化代码如下：

interface Chart
{
    void display();
    static Chart getChart(Charts charts)
    {
        switch(charts)
        {
            case PIE_CHART:
                return new PieChart();
            case LINE_CHART:
                return new LineChart();
            case HISTOGRAM_CHART:
                return new HistogramChart();
            default:
                return null;
        }
    }
}

5 主要优点

简单工厂模式的主要优点如下：

• 分离职责：简单工厂模式实现了对象创建以及使用的分离，工厂类包含必要的判断逻辑，可以决定在什么时候创建什么哪一个产品的实例，客户端可以免除直接创建产品对象的职责，仅仅是“消费”产品
• 简化记忆：客户端无须知道具体产品类的名字，只需要知道对应的参数即可，一般使用常量字符串或者枚举
• 提高灵活性：可以引入配置文件（xml等）在不修改客户端代码情况下增加新的具体产品类，提高灵活性

6 主要缺点

简单工厂模式的主要缺点如下：

• 工厂类集中了所有产品的创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都要受影响
• 由于引入了工厂类会增加系统中类的个数，会增加系统的复杂度和理解难度
• 系统扩展困难，一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑，在产品类型过多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展和维护
• 简单工厂模式使用了静态工厂方法，造成工厂角色无法基于继承的等级结构

7 适用场景

• 工厂类负责创建的对象比较少，由于创建对象较少，不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂
• 客户端只需要知道传入工厂类的参数，对如何创建对象不关心

8 总结