设计模式_工厂模式

简单工厂

**简介：**一种最简单的工厂模式，并不属于标准设计模式的一部分，但十分符合人们的编程习惯，所有的产品皆由简单工厂生产

优点：

1. 工厂类包含必要的逻辑判断，可以决定在什么时候创建哪一个产品的实例。客户端可以免除直接创建产品对象的职责，很方便的创建出相应的产品。工厂和产品的职责区分明确
2. 客户端无需知道所创建具体产品的类名，只需知道参数即可
3. 也可以引入配置文件，在不修改客户端代码的情况下更换和添加新的具体产品类

缺点：

1. 简单工厂模式的工厂类单一，负责所有产品的创建，职责过重，一旦异常，整个系统将受影响。且工厂类代码会非常臃肿，违背高聚合原则
2. 系统扩展困难，一旦增加新产品不得不修改工厂逻辑，违背开闭原则

应用场景

对于产品种类相对较少的情况，考虑使用简单工厂模式。使用简单工厂模式的客户端只需要传入工厂类的参数，不需要关心如何创建对象的逻辑，可以很方便地创建所需产品。

模式的结构与实现

简单工厂模式的主要角色如下：

• 简单工厂（SimpleFactory）：是简单工厂模式的核心，负责实现创建所有实例的内部逻辑。工厂类的创建产品类的方法可以被外界直接调用，创建所需的产品对象。
• 抽象产品（Product）：是简单工厂创建的所有对象的父类，负责描述所有实例共有的公共接口。
• 具体产品（ConcreteProduct）：是简单工厂模式的创建目标。

UML类图

具体实现

interface Coffee {
    void getName();
}

class AmericanCoffee implements Coffee {
    @Override
    public void getName() {
        System.out.println(AmericanCoffee.class);
    }
}

class LetterCoffee implements Coffee {
    @Override
    public void getName() {
        System.out.println(LetterCoffee.class);
    }
}

class SimpleFactory {
    public static Coffee getInstance(String className) {
        if ("AmericanCoffee".equals(className)) {
            return new AmericanCoffee();
        } else if ("LetterCoffee".equals(className)) {
            return new LetterCoffee();
        }
        return null;
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Coffee letterCoffee = SimpleFactory.getInstance("LetterCoffee");
        if (letterCoffee != null) {
            letterCoffee.getName();
        }
    }
}

优化

使用反射创建对象，此时当我们需要添加新产品时，不需要修改代码，只需要修改配置文件，符合开闭原则。

interface Coffee {
    void getName();
}

class AmericanCoffee implements Coffee {
    @Override
    public void getName() {
        System.out.println(AmericanCoffee.class);
    }
}

class LetterCoffee implements Coffee {
    @Override
    public void getName() {
        System.out.println(LetterCoffee.class);
    }
}

class SimpleFactory {
    // 存储对象
    private static Map<String, Coffee> map = new HashMap<>();

    // 加载对象
    static {
        Properties properties = new Properties();
        InputStream resource = SimpleFactory.class.getClassLoader().getResourceAsStream("bean.properties");
        try {
            properties.load(resource);
            Set<String> strings = properties.stringPropertyNames();
            for (String string: strings) {
                String property = properties.getProperty(string);
                Class<?> aClass = Class.forName(property);
                Coffee coffee = (Coffee) aClass.newInstance();
                map.put(string, coffee);
            }
        } catch (IOException | ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }



    public static Coffee getInstance(String className) {
        return map.get(className);
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Coffee letter = SimpleFactory.getInstance("letter");
        letter.getName();

        Coffee american = SimpleFactory.getInstance("american");
        american.getName();
    }
}

工厂方法

**简介：**简单工厂模式违背了开闭原则，而“工厂方法模式”是对简单工厂模式的进一步抽象化即将工厂也接口化，其好处是可以使系统在不修改原来代码的情况下引进新的产品，即满足开闭原则。一个工厂生产一个产品

优点：

• 用户只需要知道具体工厂的名称就可得到所要的产品，无须知道产品的具体创建过程。
• 灵活性增强，对于新产品的创建，只需多写一个相应的工厂类。
• 典型的解耦框架。高层模块只需要知道产品的抽象类，无须关心其他实现类，满足迪米特法则、依赖倒置原则和里氏替换原则。

缺点：

• 复杂度增加，系统中具有太多类
• 增加了系统的抽象性和理解难度
• 工厂只能生产一种产品，此弊端可使用抽象工厂模式解决。

应用场景：

• 客户只知道创建产品的工厂名，而不知道具体的产品名。
• 创建对象的任务由多个具体子工厂中的某一个完成，而抽象工厂只提供创建产品的接口。
• 客户不关心创建产品的细节，只关心产品的品牌

模式的结构

工厂方法模式的主要角色如下。

1. 抽象工厂（Abstract Factory）：提供了创建产品的接口，调用者通过它访问具体工厂的工厂方法 newProduct() 来创建产品。
2. 具体工厂（ConcreteFactory）：主要是实现抽象工厂中的抽象方法，完成具体产品的创建。
3. 抽象产品（Product）：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能。
4. 具体产品（ConcreteProduct）：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间一一对应。

UML类图：

实现：

interface Coffee {
    void getName();
}

class AmericanCoffee implements Coffee {
    @Override
    public void getName() {
        System.out.println(AmericanCoffee.class);
    }
}

class LetterCoffee implements Coffee {
    @Override
    public void getName() {
        System.out.println(LetterCoffee.class);
    }
}

interface AbstractFactory {
    Coffee getInstance();
}

class AmericanCoffeeFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public Coffee getInstance() {
        return new AmericanCoffee();
    }
}

class LetterCoffeeFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public Coffee getInstance() {
        return new LetterCoffee();
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractFactory abstractFactory = new AmericanCoffeeFactory();
        Coffee instance = abstractFactory.getInstance();
        instance.getName();

        AbstractFactory factory = new LetterCoffeeFactory();
        Coffee coffee = factory.getInstance();
        coffee.getName();
    }
}

抽象工厂

详细介绍

**简介：**在工厂方法中，单个工厂只能生产单种产品。但在实际生活中，许多工厂是综合型的工厂，通常能生产多种产品

抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，工厂方法模式只生产异族同等级的产品（能生产咖啡，且是多种品牌的咖啡，但不能生产汉堡），而抽象工厂模式可生产多个等级的产品。

优点：

抽象工厂模式除了具有工厂方法模式的优点外，其他主要优点如下。

• 可以在类的内部对产品族中相关联的多等级产品共同管理，而不必专门引入多个新的类来进行管理。
• 当需要同一个产品族时，抽象工厂可以保证客户端始终只使用同一个产品的产品组。
• 抽象工厂增强了程序的可扩展性，当增加一个新的产品族时，不需要修改原代码，满足开闭原则。

缺点：

当需要增加一个新的产品等级时，所有的工厂类都需要进行修改。增加了系统的抽象性和理解难度。

应用场景：

• 系统中有多个产品族，每个具体工厂创建同一族但属于不同等级结构的产品(注意)
• 系统一次只可能消费其中某一族产品，即同族的产品一起使用。

模式结构：

抽象工厂模式的主要角色如下。

1. 抽象工厂（Abstract Factory）：提供了创建产品的接口，它包含多个创建产品的方法 newProduct()，可以创建多个不同等级的产品。
2. 具体工厂（Concrete Factory）：主要是实现抽象工厂中的多个抽象方法，完成具体产品的创建。
3. 抽象产品（Product）：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能，抽象工厂模式有多个抽象产品。
4. 具体产品（ConcreteProduct）：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间是多对一的关系。

UML类图：

**如果要添加一个新的产品族 （如 BKCCoffee 与 BKCHamburg）只需要添加一个新的工厂（BKCFactory） **

但如果我们要添加一个新的产品等级（如 cookie），那麻烦就大了，我们必须修改所有的工厂

实现：

interface Coffee {
    void getName();
}

class McDonalCoffee implements Coffee {
    @Override
    public void getName() {
        System.out.println(McDonalCoffee.class);
    }
}

class KFCCoffee implements Coffee {
    @Override
    public void getName() {
        System.out.println(KFCCoffee.class);
    }
}

class WallaceCoffee implements Coffee {
    @Override
    public void getName() {
        System.out.println(WallaceCoffee.class);
    }
}

interface Hamburg {
    void getName();
}

class McDonalHamburg implements Hamburg {
    @Override
    public void getName() {
        System.out.println(McDonalHamburg.class);
    }
}

class KFCHamburg implements Hamburg {
    @Override
    public void getName() {
        System.out.println(KFCHamburg.class);
    }
}

class WallaceHamburg implements Hamburg {
    @Override
    public void getName() {
        System.out.println(WallaceHamburg.class);
    }
}


interface AbstractFactory {
    Coffee getCoffee();
    Hamburg getHamburg();
}

class McDonaldFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public Coffee getCoffee() {
        return new McDonalCoffee();
    }

    @Override
    public Hamburg getHamburg() {
        return new McDonalHamburg();
    }
}

class KFCFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public Coffee getCoffee() {
        return new KFCCoffee();
    }

    @Override
    public Hamburg getHamburg() {
        return new KFCHamburg();
    }
}

class WallaceFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public Coffee getCoffee() {
        return new WallaceCoffee();
    }

    @Override
    public Hamburg getHamburg() {
        return new WallaceHamburg();
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractFactory abstractFactory = new McDonaldFactory();
        abstractFactory.getCoffee().getName();
        abstractFactory.getHamburg().getName();

        abstractFactory = new KFCFactory();
        abstractFactory.getCoffee().getName();
        abstractFactory.getHamburg().getName();

        abstractFactory = new WallaceFactory();
        abstractFactory.getCoffee().getName();
        abstractFactory.getHamburg().getName();
    }
}

输出结果：

class demo4.McDonalCoffee
class demo4.McDonalHamburg
class demo4.KFCCoffee
class demo4.KFCHamburg
class demo4.WallaceCoffee
class demo4.WallaceHamburg

实际上我们也可以这样做