JAVA设计模式之简单工厂、工厂方法

工厂模式是设计模式中最最常用的一种，属于对象创建型设计模式，简单说就是一种不使用new关键字创建对象的设计模式，其用意为解耦，降低代码重构难度。
工厂模式分为简单工厂、工厂方法。

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一、简单工厂

简单工厂模式的起源很简单，假设一种场景：对象X中调用对象Y和Z，Y和Z同时继承了M对象。最简单的做法为在X中分别new出Y和Z的新对象，这种方法分别调用了Y和Z的构造方法，使用起来很方便，但以后如果想修改Y为Z，则修改的难度就会与调用Y的次数成正比。那么有没有一种方法，能在一个地方修改，即可将new Y全部修改成new Z呢？
这就是工厂模式的起源。简单工厂的做法很直观，就是使用一个工厂类来创建Y和Z对象。通过传入特定字段的判断，来创建不同的对象，在使用时，外部使用共同父类M接收返回的对象即可。
简单工厂模式有三个角色：
工厂类：负责根据特定的标志生成不同的对象实例；
共同父类：拥有子类共同属性，用于工厂模式调用时接收实例；
具体子类：实现各个子类特定属性
举一个例子：有一个CarFactory负责生产不同品牌的汽车，根据客户传入汽车品牌，生产不同品牌汽车实例。汽车对象有bwm和audi两种，拥有共同父类Car。实例代码如下：

//接口父类
public interface Car {
    void printBrand();
}

//bwm子类
public class Bmw implements Car {

    public void printBrand() {
        System.out.println("this is a bmw Car");
    }
}

//audi子类
public class Audi implements Car {
    public void printBrand() {
        System.out.println("this is an audi Car");
    }
}

//工厂方法
public class CarFactory {

    public static Car produceCar(String brand){
        if ("bwm".equalsIgnoreCase(brand)){
            return new Bmw();
        }else if ("audi".equalsIgnoreCase(brand)){
            return new Audi();
        }else {
            return null;
        }
    }

}

调用方法如下：

public static void main(String[] args){
    Car car1 = CarFactory.produceCar("audi");
    Car car2 = CarFactory.produceCar("bwm");
    car1.printBrand();
    car2.printBrand();
 }

运行 结果如下：

this is an audi Car
this is a bmw Car

以上实例可以看出，工厂类并没有任何业务实现，只是提供了生产对象的方式。如果要将对应的汽车修改为另外的，我们只要修改传入工厂的方法即可。但如果我的汽车品牌有1000个呢？要使用1000个if…else if也太扯淡了。那么我们这种简单工厂模式是不是不实用呢？不是的，进行一些优化就可以很方便地使用了。对这种形式的优化首先会想到泛型，但比泛型的更合适的是反射。
使用反射方式首先要修改工厂方法：

public class CarFactory {

    public static Car produceCar(String carClassName) throws Exception{
        Class clazz = Class.forName(carClassName);
        return (Car)clazz.newInstance();
    }

}

调用方式为：

public static void main(String[] args) throws Exception{
    Car car1 = CarFactory.produceCar("com.test.Audi");
    Car car2 = CarFactory.produceCar("com.test.Bwm");
    car1.printBrand();
    car2.printBrand();
}

运行结果与上面一样。有同学可能发现了，使用反射需要全限定类名，那么写那么多全限定类名是不是太累了？对的，对这种全限定类名，可以使用一个常量类将其设置为常量，或是使用配置文件，这样是不是很方便？
当然，使用反射的方式只是其中一种方法，更好的方式请看下节，工厂方法。

二、工厂方法

前文所说，简单工厂存在一系列的缺陷，总结下大体可以分为以下三种：

1. 简单 工厂的工厂类中包含所有实例的创建逻辑，一旦该工厂类出问题，所有的实例都无法创建；
2. 违背设计模式的开闭原则：在添加新实例的时候，必须要修改工厂类中的原有逻辑，久而久之会使工厂类更加复杂（前文中的反射方式解决了这个问题，但也会造成配置文件的负担等问题）；
3. 工厂类中使用了static修饰方法，无法被继承和重写，造成问题。

工厂方法模式与简单工厂模式不同，通过定义父类工厂定义创建对象的接口，生成具体对象则由子类负责。其实就是将简单工厂的方法抽象为接口，通过多态即可实现多种子类不同实现。所以工厂方法也称为多态工厂。
工厂方法模式需要以下四种角色：

1. 抽象工厂：具体工厂的父类，定义工厂方法的接口；
2. 具体工厂：抽象工厂的子类，定义了实例创建的具体实现，被外界调用；
3. 抽象产品：具体产品的父类，定义产品的公共接口；
4. 具体产品：描述生产的具体产品。

工厂方法的类示意图如下：

接下来用一个例子说明，还是用之前生产汽车的例子，我们在品牌之上再加一个车辆类别，假设有轿车和跑车两种。首先将之前简单工厂的汽车类抽象出来：

public interface Car {
    void display();
}

然后具体产品和类别的汽车实现抽象产品来实现：

public class BMWCar implements Car{

    public void display() {
        System.out.println("This is a car of bmw!");
    }
}

public class BMWSuperCar implements Car{

    public void display() {
        System.out.println("This is a super car of bmw!");
    }
}

public class AudiCar implements Car{

    public void display() {
        System.out.println("This is a car of audi!");
    }
}

public class AudiSuperCar implements Car{

    public void display() {
        System.out.println("This is a super car of audi!");
    }
}

实现了抽象产品和具体产品之后，定义公共的抽象工厂角色，如下：

public interface AbstartCarFactory {
    Car product(String classic);
}

具体工厂实现如下：

public class BMWFactory implements AbstartCarFactory{

    public Car product(String classic){
        if ("superCar".equalsIgnoreCase(classic)){
            return new BMWSuperCar();
        }else if ("car".equalsIgnoreCase(classic)){
            return new BMWCar();
        }
        return null;
    }
}

public class AudiFactory implements AbstartCarFactory{

    public Car product(String classic){
        if ("superCar".equalsIgnoreCase(classic)){
            return new AudiSuperCar();
        }else if ("car".equalsIgnoreCase(classic)){
            return new AudiCar();
        }
        return null;
    }
}

至此，工厂方法的四个角色全部定义完毕，接下来就是调用了。比如要生产一辆宝马的跑车和一辆奥迪的轿车，调用可以如下：

public class CarTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //宝马车
        AbstartCarFactory bwmFactory = new BMWFactory();
        Car car1 = bwmFactory.product("superCar");
        car1.display();

        AbstartCarFactory audiFactory = new AudiFactory();
        Car car2 = bwmFactory.product("car");
        car2.display();
    }
}

得到输出如下：

This is a super car of bmw!
This is a car of bmw!

可以看出，工厂方法模式比简单工厂结构更加清晰，如果要增加新的产品，工厂方法更加方便。其实类别也可以抽象出来，这里就不一一演示了。抽象工厂和抽象产品，不一定是接口，也可以是抽象类或者普通类。java8中增加了default使得接口方法不一定每个子类都要实现，所以选择接口会更加清晰。

好了，以上就是工厂模式的全部内容了，希望大家喜欢。