工厂模式学习笔记（java版）
作用：
实现了创建者和调用者的分离。
分类：
- 简单工厂模式
- 工厂方法模式
- 抽象工厂模式
面向对象设计原则：
- 开闭原则（OCP，Open-Closed Principle）：一个软件的实体应当对扩展开放，对修改关闭。
- 依赖倒转原则（DIP，Dependence Inversion Principle）：要针对接口编程，不要针对实现编程。
- 迪米特法则（LoD，Law of Demeter）：只与你直接的朋友通信，而避免和陌生人通信。
- 单一职责原则（Single Responsibility Principle）：每一个类应该专注于做一件事情。
- 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）：超类存在的地方，子类是可以替换的。
- 接口隔离原则（Interface Segregation Principle）：应当为客户端提供尽可能小的单独的接口，而不是提供大的总的接口。
- 组合/聚合复用原则（Composite/Aggregate Reuse Principle CARP）：尽量使用合成/聚合达到复用，尽量少用继承。原则： 一个类中有另一个类的对象。
核心本质
- 实例化对象，用工厂方法代替new操作。
- 将选择实现类、创建对象统一管理和控制。从而将调用者跟我们的实现类解耦。
几种工厂模式的用途
- 简单工厂模式：用来生产同一等级结构中的任意产品。（对于增加新的产品，需要修改已有代码，违反开闭原则）
- 工厂方法模式：用来生产同一等级结构中的固定产品。（支持增加任意产品）
- 抽象工厂模式：用来生产不同产品族的全部产品。（对于增加新的产品，无能为力；支持增加产品族）
不使用工厂模式的时候
package com.qianyu.gof.factory.simpleFactory;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-19:22
* @discription 车接口
*/
public interface Car {
public void run();
}
package com.qianyu.gof.factory.simpleFactory;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-19:42
* @discription 比亚迪车实现了车接口
*/
public class BydCar implements Car {
@Override
public void run() {
System.out.println("比亚迪在跑");
}
}
package com.qianyu.gof.factory.simpleFactory;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-19:43
* @discription 奥迪车实现了车接口
*/
public class AudiCar implements Car {
@Override
public void run() {
System.out.println("奥迪在跑");
}
}
package com.qianyu.gof.factory.simpleFactory;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-19:44
* @discription 没有工厂模式的测试类
*/
public class NoFactoryTest {
public static void main(String[] args) {
BydCar bydCar = new BydCar();
AudiCar audiCar = new AudiCar();
bydCar.run();
audiCar.run();
}
}
UML图如下，测试类需要和实现了Car接口的所有类关联：
简单工厂模式
- 简单工厂模式也叫静态工厂模式，就是工厂类一般是使用静态方法，通过接收的参数的不同来返回不同的对象实例。
- 对于增加新产品无能为力！不修改代码的话，是无法扩展的。
代码如下：在原有的类基础上增加一个工厂类：
package com.qianyu.gof.factory.simpleFactory;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-19:48
* @discription 简单工厂模式
*/
public class SimpleCarFactory {
public static Car createCar(String name) {
if ("奥迪".equals(name)) {
return new AudiCar();
} else if ("比亚迪".equals(name)) {
return new BydCar();
}
return null;
}
}
此时的测试类如下：
package com.qianyu.gof.factory.simpleFactory;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-19:51
* @discription 简单工厂模式测试类
*/
public class SimpleCarFactoryTest {
public static void main(String[] args) {
Car audi = SimpleCarFactory.createCar("奥迪");
Car byd = SimpleCarFactory.createCar("比亚迪");
audi.run();
byd.run();
}
}
UML图如下，测试类只用和SimpleCarFactory类和Car接口打交道即可：
此外，简单工厂还有另一种实现：
package com.qianyu.gof.factory.simpleFactory;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-19:48
* @discription 简单工厂模式的另一种实现
*/
public class SimpleCarFactory2 {
public static Car createAudi(){
return new AudiCar();
}
public static Car createByd(){
return new BydCar();
}
}
工厂方法模式
- 为了避免简单工厂模式的缺点，不完全满足OCP。
- 工厂方法模式和简单工厂模式最大的不同在于，简单工厂模式只有一个（对于一个项目或者一个独立模块而言）工厂类，而工厂方法模式有一组实现了相同接口的工厂类。
还以上面的Car类、BydCar类和Audi类为例，添加工厂类的接口：
package com.qianyu.gof.factory.factoryMethod;
import com.qianyu.gof.factory.simpleFactory.Car;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-20:49
* @discription 工厂接口
*/
public interface CarFactory {
public Car create();
}
工厂类的实现类：
package com.qianyu.gof.factory.factoryMethod;
import com.qianyu.gof.factory.simpleFactory.AudiCar;
import com.qianyu.gof.factory.simpleFactory.Car;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-20:50
* @discription 奥迪工厂类
*/
public class AudiFactory implements CarFactory {
@Override
public Car create() {
return new AudiCar();
}
}
package com.qianyu.gof.factory.factoryMethod;
import com.qianyu.gof.factory.simpleFactory.BydCar;
import com.qianyu.gof.factory.simpleFactory.Car;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-20:51
* @discription 比亚迪工厂类
*/
public class BydFactory implements CarFactory {
@Override
public Car create() {
return new BydCar();
}
}
测试类：
package com.qianyu.gof.factory.factoryMethod;
import com.qianyu.gof.factory.simpleFactory.Car;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-20:39
* @discription 工厂方法设计模式测试类
*/
public class FactoryMethodTest {
public static void main(String[] args) {
Car audi = new AudiFactory().create();
Car byd = new BydFactory().create();
audi.run();
byd.run();
}
}
UML图：
简单工厂模式和工厂方法模式比较
- 结构复杂度
从这个角度比较，显然简单工厂模式要占优。简单工厂模式只需一个工厂类，而工厂方法模式的工厂类随着产品类个数增加而增加，这无疑会使类的个数越来越多，从而增加了结构的复杂程度。 - 代码复杂度
代码复杂度和结构复杂度是一对矛盾，既然简单工厂模式在结构方面相对简洁，那么它在代码方面肯定是比工厂方法模式复杂的了。简单工厂模式的工厂类随着产品类的增加需要增加很多方法（或代码），而工厂方法模式每个具体工厂类只完成单一任务，代码简洁。 - 客户端编程难度
工厂方法模式虽然在工厂类结构中引入了接口从而满足了OCP，但是在客户端编码中需要对工厂类进行实例化。而简单工厂模式的工厂类是个静态类，在客户端无需实例化，这无疑是个吸引人的优点。 - 管理上的难度
这是个关键的问题。我们先谈扩展。众所周知，工厂方法模式完全满足OCP，即它有非常良好的扩展性。那是否就说明了简单工厂模式就没有扩展性呢？答案是否定的。简单工厂模式同样具备良好的扩展性——扩展的时候仅需要修改少量的代码（修改工厂类的代码）就可以满足扩展性的要求了。尽管这没有完全满足OCP，但我们不需要太拘泥于设计理论，要知道，sun提供的java官方工具包中也有想到多没有满足OCP的例子啊。然后我们从维护性的角度分析下。假如某个具体产品类需要进行一定的修改，很可能需要修改对应的工厂类。当同时需要修改多个产品类的时候，对工厂类的修改会变得相当麻烦（对号入座已经是个问题了）。反而简单工厂没有这些麻烦，当多个产品类需要修改是，简单工厂模式仍然仅仅需要修改唯一的工厂类（无论怎样都能改到满足要求吧？大不了把这个类重写）。 - 根据设计理论建议：工厂方法模式。但实际上，我们一般都用简单工厂模式。
抽象工厂模式
- 用来生产不同产品族的全部产品。（对于增加新的产品，无能为力；支持增加产品族）
- 抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，在有多个业务品种、业务分类时，通过抽象工厂模式产生需要的对象是一种非常好的解决方式。
package com.qianyu.gof.factory.abstractFactory;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-21:56
* @discription 轮胎接口以及实现类
*/
public interface Tyre {
void revolve();
}
/**
* 高端轮胎类
*/
class LuxuryTyre implements Tyre {
@Override
public void revolve() {
System.out.println("质量好轮胎，耐磨");
}
}
/**
* 低端轮胎类
*/
class LowTyre implements Tyre {
@Override
public void revolve() {
System.out.println("质量差的轮胎，不耐用");
}
}
package com.qianyu.gof.factory.abstractFactory;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-22:01
* @discription 发动机接口和其实现类
*/
public interface Engine {
void run();
}
/**
* 高端发动机类
*/
class LuxuryEngine implements Engine {
@Override
public void run() {
System.out.println("高端发动机，转的快");
}
}
/**
* 低端发动机类
*/
class LowEngine implements Engine {
@Override
public void run() {
System.out.println("低端发动机，转的慢");
}
}
package com.qianyu.gof.factory.abstractFactory;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-22:08
* @discription 座椅接口及其实现类
*/
public interface Seat {
void massage();
}
/**
* 高端座椅类
*/
class LuxurySeat implements Seat {
@Override
public void massage() {
System.out.println("高端座椅，可以按摩");
}
}
/**
* 地端座椅类
*/
class LowSeat implements Seat {
@Override
public void massage() {
System.out.println("低端座椅，不可以按摩");
}
}
package com.qianyu.gof.factory.abstractFactory;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-22:12
* @discription 汽车工厂类接口以及其实现类
*/
public interface CarFactory {
Tyre createTyre();
Engine createEngine();
Seat createSeat();
}
/**
* 高端车工厂类
*/
class LuxuryCarFactory implements CarFactory {
@Override
public Tyre createTyre() {
return new LuxuryTyre();
}
@Override
public Engine createEngine() {
return new LuxuryEngine();
}
@Override
public Seat createSeat() {
return new LuxurySeat();
}
}
/**
* 低端车工厂类
*/
class LowCarFactory implements CarFactory {
@Override
public Tyre createTyre() {
return new LowTyre();
}
@Override
public Engine createEngine() {
return new LowEngine();
}
@Override
public Seat createSeat() {
return new LowSeat();
}
}
测试类：
package com.qianyu.gof.factory.abstractFactory;
/**
* @author lijing
* @date 2019-04-08-21:51
* @discription 抽象工厂设计模式测试类
*/
public class AbstractFactoryTest {
public static void main(String[] args) {
LuxuryCarFactory luxuryCarFactory = new LuxuryCarFactory();
Tyre luxuryTyre = luxuryCarFactory.createTyre();
Engine luxuryEngine = luxuryCarFactory.createEngine();
LowCarFactory lowCarFactory = new LowCarFactory();
Engine lowEngine = lowCarFactory.createEngine();
Tyre lowTyre = lowCarFactory.createTyre();
luxuryTyre.revolve();
luxuryEngine.run();
lowEngine.run();
lowTyre.revolve();
}
}
UML图：
总结
工厂模式要点：
- 简单工厂模式(静态工厂模式)
虽然某种程度不符合设计原则，但实际使用最多。 - 工厂方法模式
不修改已有类的前提下，通过增加新的工厂类实现扩展。 - 抽象工厂模式
不可以增加产品，可以增加产品族！
应用场景
- JDK中Calendar的getInstance方法
- JDBC中Connection对象的获取
- Hibernate中SessionFactory创建Session
- spring中IOC容器创建管理bean对象
- XML解析时的DocumentBuilderFactory创建解析器对象
- 反射中Class对象的newInstance()
——基于高淇老师的《java300集》