Java设计模式 —— 工厂方法(Factory Method)模式 、抽象工厂（Abstract Factory）模式
Java设计模式 —— 工厂方法(Factory Method)模式 、抽象工厂（Abstract Factory）模式
工厂模式的定义
“Define an interface for creating an object, but let subclasses decide which class to instantiate. Factory Method lets a class defer instantiation to subclasses.”(在基类中定义创建对象的一个接口，让子类决定实例化哪个类。工厂方法让一个类的实例化延迟到子类中进行。)
- 简单工厂（Simple Factory）模式，又称静态工厂方法模式（Static Factory Method Pattern）。
- 工厂方法（Factory Method）模式，又称多态性工厂（Polymorphic Factory）模式或虚拟构造子（Virtual Constructor）模式；
- 抽象工厂（Abstract Factory）模式，又称工具箱（Kit 或Toolkit）模式。
工厂方法(Factory Method)模式
定义
工厂方法：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，Factory Method使一个类的实例化延迟到了子类。
特征：
- 工厂(Factory)角色 :简单工厂模式的核心，它负责实现创建所有实例的内部逻辑。工厂类可以被外界直接调用，创建所需的产品对象。
- 抽象产品(Product)角色 :简单工厂模式所创建的所有对象的父类，它负责描述所有实例所共有的公共接口。
- 具体产品(Concrete Product)角色:简单工厂模式的创建目标，所有创建的对象都是充当这个角色的某个具体类的实例。定义工厂接口
代码实现
创建一个可以绘制不同形状的绘图工具，可以绘制圆形，正方形，三角形，每个图形都会有一个draw()方法用于绘图.
（1）创建Shape接口
public interface Shape {
void draw();
}
（2）创建实现该接口的具体图形类
圆形
public class Circle implements Shape {
public Circle() {
System.out.println("Circle");
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("Draw Circle");
}
}
长方形
public class Rectangle implements Shape {
public Rectangle() {
System.out.println("Rectangle");
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("Draw Rectangle");
}
}
正方形
public class Square implements Shape {
public Square() {
System.out.println("Square");
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("Draw Square");
}
}
（3）创建工厂类：
public class ShapeFactory {
// 使用 getShape 方法获取形状类型的对象
public static Shape getShape(String shapeType) {
if (shapeType == null) {
return null;
}
if (shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")) {
return new Circle();
} else if (shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")) {
return new Rectangle();
} else if (shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")) {
return new Square();
}
return null;
}
}
（4）测试方法：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 获取 Circle 的对象，并调用它的 draw 方法
Shape circle = ShapeFactory.getShape("CIRCLE");
circle.draw();
// 获取 Rectangle 的对象，并调用它的 draw 方法
Shape rectangle = ShapeFactory.getShape("RECTANGLE");
rectangle.draw();
// 获取 Square 的对象，并调用它的 draw 方法
Shape square = ShapeFactory.getShape("SQUARE");
square.draw();
}
}
输出结果：
Circle
Draw Circle
Rectangle
Draw Rectangle
Square
Draw Square
工厂方法模式使用问题
优点：
1、一个调用者想创建一个对象，只要知道其名称就可以了。
2、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。
3、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。
抽象工厂（Abstract Factory）模式
定义
抽象工厂：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们的具体类。
特征：
- 抽象工厂（AbstractFactory）角色 ：是工厂方法模式的核心，与应用程序无关。任何在模式中创建的对象的工厂类必须实现这个接口。
- 具体工厂类（ConreteFactory）角色 ：这是实现抽象工厂接口的具体工厂类，包含与应用程序密切相关的逻辑，并且受到应用程序调用以创建某一种产品对象。
- 抽象产品（Abstract Product）角色 ：工厂方法模式所创建的对象的超类型，也就是产品对象的共同父类或共同拥有的接口。
- 具体产品（Concrete Product）角色 ：抽象工厂模式所创建的任何产品对象都是某一个具体产品类的实例。在抽象工厂中创建的产品属于同一产品族，这不同于工厂模式中的工厂只创建单一产品，我后面也会详解介绍到。
代码实现
步骤 1：为形状创建一个接口。
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：为颜色创建一个接口。
Color.java
public interface Color {
void fill();
}
步骤4：创建实现接口的实体类。
Red.java
public class Red implements Color {
@Override
public void fill() {
System.out.println("Inside Red::fill() method.");
}
}
Green.java
public class Green implements Color {
@Override
public void fill() {
System.out.println("Inside Green::fill() method.");
}
}
Blue.java
public class Blue implements Color {
@Override
public void fill() {
System.out.println("Inside Blue::fill() method.");
}
}
步骤 5：为 Color 和 Shape 对象创建抽象类来获取工厂。
AbstractFactory.java
public abstract class AbstractFactory {
public abstract Color getColor(String color);
public abstract Shape getShape(String shape) ;
}
步骤 6：创建扩展了 AbstractFactory 的工厂类，基于给定的信息生成实体类的对象。
ShapeFactory.java
public class ShapeFactory extends AbstractFactory {
@Override
public Shape getShape(String shapeType){
if(shapeType == null){
return null;
}
if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
return new Circle();
} else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
return new Rectangle();
} else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
return new Square();
}
return null;
}
@Override
public Color getColor(String color) {
return null;
}
}
ColorFactory.java
public class ColorFactory extends AbstractFactory {
@Override
public Shape getShape(String shapeType){
return null;
}
@Override
public Color getColor(String color) {
if(color == null){
return null;
}
if(color.equalsIgnoreCase("RED")){
return new Red();
} else if(color.equalsIgnoreCase("GREEN")){
return new Green();
} else if(color.equalsIgnoreCase("BLUE")){
return new Blue();
}
return null;
}
}
步骤 7：创建一个工厂创造器/生成器类，通过传递形状或颜色信息来获取工厂。
FactoryProducer.java
public class FactoryProducer {
public static AbstractFactory getFactory(String choice){
if(choice.equalsIgnoreCase("SHAPE")){
return new ShapeFactory();
} else if(choice.equalsIgnoreCase("COLOR")){
return new ColorFactory();
}
return null;
}
}
步骤 8：使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory，通过传递类型信息来获取实体类的对象。
AbstractFactoryPatternDemo.java
public class AbstractFactoryPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
//获取形状工厂
AbstractFactory shapeFactory = FactoryProducer.getFactory("SHAPE");
//获取形状为 Circle 的对象
Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
//调用 Circle 的 draw 方法
shape1.draw();
//获取形状为 Rectangle 的对象
Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
//调用 Rectangle 的 draw 方法
shape2.draw();
//获取形状为 Square 的对象
Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
//调用 Square 的 draw 方法
shape3.draw();
//获取颜色工厂
AbstractFactory colorFactory = FactoryProducer.getFactory("COLOR");
//获取颜色为 Red 的对象
Color color1 = colorFactory.getColor("RED");
//调用 Red 的 fill 方法
color1.fill();
//获取颜色为 Green 的对象
Color color2 = colorFactory.getColor("Green");
//调用 Green 的 fill 方法
color2.fill();
//获取颜色为 Blue 的对象
Color color3 = colorFactory.getColor("BLUE");
//调用 Blue 的 fill 方法
color3.fill();
}
}
步骤 9：执行程序，输出结果：
Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.
Inside Red::fill() method.
Inside Green::fill() method.
Inside Blue::fill() method.
抽象工厂模式使用问题
优点：当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。
缺点：产品族扩展非常困难，要增加一个系列的某一产品，既要在抽象的 Creator 里加代码，又要在具体的里面加代码。
工厂方法模式与抽象工厂模式比较
- 在工厂方法模式中具体工厂负责生产具体的产品，每一个具体工厂对应一种具体产品，工厂方法具有唯一性。
- 抽象工厂模式则可以提供多个产品对象，而不是单一的产品对象。
抽象工厂是生产一整套有产品的（至少要生产两个产品)，这些产品必须相互是有关系或有依赖的，而工厂方法中的工厂是生产单一产品的工厂。
Android中工厂方法、抽象工厂
Android中的ThreadFactory就是使用了工厂方法模式来生成线程的，线程就是ThreadFactory的产品。
感谢
郭霖的专栏 CSDN: https://blog.csdn.net/guolin_blog/article/category/1381137
segmentfault:
工厂模式
深入理解工厂模式
百度百科：
工厂方法模式
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菜鸟教程：抽象工厂模式