【设计模式】简单工厂、工厂方法、抽象工厂

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一、简单工厂

一句话总结：根据工厂类中方法传入的参数返回所需的对象。

• 定义：由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例
• 类型：创建型，但不属于GOF（Gang of Four，四人组）23种设计模式
• 使用场景：
  • 工厂类负责创建的对象比较少
  • 客户端（应用层）只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象逻辑不关心
• 优点：只需要传入一个正确的参数，就可以获取你所需要的对象而无需知道其创建的细节
• 缺点：工厂类的职责相对过重，增加新的产品需要修改工厂类的判断逻辑，违背开闭原则
• Coding：

public abstract class Video {
    public abstract void produce();
}
/**
 * Java视频类
 */
public class JavaVideo extends Video {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("Java。。。");
    }
}
/**
 * Python视频类
 */
public class PythonVideo extends Video {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("Python。。。");
    }
}
/**
 * 生产实例工厂
 */
public class VideoFactory {
    public Video getVideo(String type){
        if("java".equalsIgnoreCase(type)){
            return new JavaVideo();
        }else if("python".equalsIgnoreCase(type)){
            return new PythonVideo();
        }
        return null;
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        VideoFactory videoFactory = new VideoFactory();
        Video video = videoFactory.getVideo("java");
        if (video == null) {
            return;
        }
        video.produce();
    }
}
==================================== 控制台输出 =======================================
Java。。。

• UML类图：
  
• 说明：看UML图就非常清晰了，Test测试类只创建Video工厂，而Java和Python由工厂创建，Test通过工厂获取Java或Python实例即可。缺点也很明显，如果再来个Go语言类，就需要去修改工厂，每加一个都要去修改，这就会带来风险，也不符合开闭原则。
• 反射方式改造：

public class VideoFactory {
    public Video getVideo(Class c){
        Video video = null;
        try {
            video = (Video) Class.forName(c.getName()).newInstance();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return video;
    }
}
/**
 * 只需要传入需要生成类的Class类型，工厂会通过反射返回实例对象
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        VideoFactory videoFactory = new VideoFactory();
        Video video = videoFactory.getVideo(JavaVideo.class);
        if(video == null){
            return;
        }
        video.produce();
    }
}

• JDK源码中使用例子：java.util.Calendar#createCalendar

	Calendar cal = null;
	if (aLocale.hasExtensions()) {
	    String caltype = aLocale.getUnicodeLocaleType("ca");
	    if (caltype != null) {
	        switch (caltype) {
	        case "buddhist":
	        cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
	            break;
	        case "japanese":
	            cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
	            break;
	        case "gregory":
	            cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
	            break;
	        }
	    }
	}

二、工厂方法

一句话总结：定义一个工厂接口（或抽象类），实现这个工厂接口的工厂类去决定实例化哪个类，一个工厂类只实例化一个类。

• 定义：定义一个创建对象的接口，让实现这个接口的类来决定实例化哪个类，工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行
• 类型：创建型
• 使用场景：
  • 创建对象需要大量重复的代码
  • 客户端（应用层）不依赖于产品类实例如何被创建、实现等细节
  • 一个类通过其子类类指定创建哪个对象
• 优点：
  • 用户只需要关心产品对应的工厂，无需关心创建细节
  • 加入新产品符合开闭原则，提高可扩展性
• 缺点：
  • 类的个数容易过多，增加复杂度
  • 增加了系统的抽象性和理解难度
• Coding：

public abstract class Video {
    public abstract void produce();
}
/**
 * 三个实例对象
 */
public class FEVideo extends Video{
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("FE。。。");
    }
}
public class JavaVideo extends Video {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("Java。。。");
    }
}
public class PythonVideo extends Video {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("Python。。。");
    }
}
/**
 * 只制定规范契约，并不决定产生哪一种类的实例，产生哪一种实例完全交由子类实现
 */
public abstract class VideoFactory {
    public abstract Video getVideo();
}
/**
 * 只制定规范契约，并不决定产生哪一种类的实例，产生哪一种实例完全交由子类实现
 */
public class PythonVideoFactory extends VideoFactory {
    @Override
    public Video getVideo() {
        return new PythonVideo();
    }
}
public class JavaVideoFactory extends VideoFactory {
    @Override
    public Video getVideo() {
        return new JavaVideo();
    }
}
public class FEVideoFactory extends VideoFactory{
    @Override
    public Video getVideo() {
        return new FEVideo();
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        VideoFactory videoFactory = new PythonVideoFactory();
        VideoFactory videoFactory2 = new JavaVideoFactory();
        VideoFactory videoFactory3 = new FEVideoFactory();
        Video video = videoFactory.getVideo();
        video.produce();
    }
}
==================================== 控制台输出 =======================================
Java。。。

• UML类图：
  
• 说明：可以看到三个实例工厂对应生产三个类的实例，Test测试类中要使用哪个实例，直接找对象的工厂实例get即可。
• JDK源码中使用例子：java.util.Collection#iterator，工厂接口方法

三、抽象工厂

一句话总结：定义一个抽象工厂接口，包含一系列创建的接口方法，这些方法的返回是一个接口，意味着一个接口方法可以生产实现该接口的所有类对象

• 定义：抽象工厂模式提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，无需指定他们具体的类
• 类型：创建型
• 使用场景：
  • 客户端（应用层）不依赖于产品类实例如何被创建、实现等细节
  • 强调一系列相关产品对象（属于同一产品族，产品族概念后面有解释）一起使用创建对象需要大量重复的代码
  • 提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而使客户端不依赖于具体实现
• 优点：
  • 具体产品在应用层代码隔离，无需关心创建细节
  • 将一个系列的产品族统一到一起创建
• 缺点：
  • 规定了所有可能被创建的产品集合，产品族中扩展新的产品困难，需要修改抽象工厂的接口
  • 增加了系统的抽象性和理解难度
• Coding：

/**
 * 定义文章抽象类和两个继承类
 */
public abstract class Article {
    public abstract void produce();
}
public class JavaArticle extends Article {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("Java文章。。。");
    }
}
public class PythonArticle extends Article {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("Python文章。。。");
    }
}
/**
 * 定义视频抽象类和两个继承类
 */
public abstract class Video {
    public abstract void produce();
}
public class JavaVideo extends Video {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("Java。。。");
    }
}
public class PythonVideo extends Video {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("Python。。。");
    }
}
/**
 * Course工厂接口
 */
public interface CourseFactory {
    Video getVideo();
    Article getArticle();
}
public class JavaCourseFactory implements CourseFactory {
    @Override
    public Video getVideo() {
        return new JavaVideo();
    }
    @Override
    public Article getArticle() {
        return new JavaArticle();
    }
}
public class PythonCourseFactory implements CourseFactory {
    @Override
    public Video getVideo() {
        return new PythonVideo();
    }
    @Override
    public Article getArticle() {
        return new PythonArticle();
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        CourseFactory courseFactory = new JavaCourseFactory();
        Video video = courseFactory.getVideo();
        Article article = courseFactory.getArticle();
        video.produce();
        article.produce();
    }
}
==================================== 控制台输出 =======================================
Java视频。。。
Java文章。。。

• UML类图：
  
• 说明：关键在于工厂接口 CourseFactory，定义了两个接口方法 getVideo()、getArticle()，他们的返回都不具体是哪个实例，而是抽象类（或者接口）。
• JDK源码中使用例子：java.util.Collection#iterator，工厂接口方法

四、什么是产品族

• 图示：
  
• 说明：
  • 每一行就是一个产品族，比如美的，方形表示美的冰箱，圆形表示美的空调，椭圆形表示美的热水器
  • 每一列是一个产品等级结构，比如第一行的圆形表示美的空调，第二行圆形表示格力空调，第三行圆形表示海尔空调