java设计模式-工厂模式（上）
什么是工厂模式
工厂模式（Factory Pattern）是 Java 中最常用的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
工厂模式提供了一种将对象的实例化过程封装在工厂类中的方式。通过使用工厂模式，可以将对象的创建与使用代码分离，提供一种统一的接口来创建不同类型的对象。
在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。
工厂模式可以分为三类：简单工厂模式（静态工厂模式）、工厂方法模式 和 抽象工厂模式。
其中简单工厂模式，严格上来说，不属于23设计模式之一，因为它违背了开闭原则，更好的是看作为一种编程方式。
本篇中会介绍三种工厂的使用，也就是
- 简单（静态）工厂模式（不属于GOF的23种经典设计模式）
- 工厂方法模式
- 抽象工厂模式
使用场景
日志记录器：记录可能记录到本地硬盘、系统事件、远程服务器等，用户可以选择记录日志到什么地方。
数据库访问，当用户不知道最后系统采用哪一类数据库，以及数据库可能有变化时。
等等。。。
下面我们模拟手机工厂生产手机。。。
核心角色
- 抽象产品：定义了产品的共同接口或抽象类。它可以是具体产品类的父类或接口，规定了产品对象的共同方法。
- 具体产品：实现了抽象产品接口，定义了具体产品的特定行为和属性。
- 抽象工厂：声明了创建产品的抽象方法，可以是接口或抽象类。它可以有多个方法用于创建不同类型的产品。
- 具体工厂：实现了抽象工厂接口，负责实际创建具体产品的对象。
1.简单（静态）工厂模式
实现了抽象工厂接口，负责实际创建具体产品的对象。
结构
简单工厂包含如下角色：
- 抽象产品：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能。
- 具体产品：实现或者继承抽象产品的子类
- 具体工厂：提供了创建产品的方法，调用者通过该方法来获取产品。
示例
模拟手机工厂生产手机。
我们需要定义一个抽象手机产品，定义手机产品的品牌和颜色两个方法
/**
* 手机产品抽象类
*
* @author jiangkd
* @date 2023/7/28 14:03:15
*/
public abstract class AbstractPhone {
/**
* 手机品牌
*/
public abstract void brand();
/**
* 手机颜色
*/
public abstract void color();
}
然后有两个具体产品，一加和真我，哈哈哈
/**
* 具体手机产品, 一加手机
*
* @author jiangkd
* @date 2023/7/28 14:06:17
*/
@Slf4j
public class YijiaPhone extends AbstractPhone {
@Override
public void brand() {
log.info("品牌, 一加手机!!!");
}
@Override
public void color() {
log.info("黑色!!!");
}
}
/**
* 具体手机产品, 真我手机
*
* @author jiangkd
* @date 2023/7/28 14:07:27
*/
@Slf4j
public class ZhenwoPhobe extends AbstractPhone {
@Override
public void brand() {
log.info("品牌, 真我手机!!!");
}
@Override
public void color() {
log.info("白色!!!");
}
}
产品有了，现在我们创建一个手机工厂，可以根据不同参数创建不同品牌手机
/**
* 手机产品的工厂
*
* @author jiangkd
* @date 2023/7/28 14:09:50
*/
public class PhoneFactory {
/**
* 具体如何产生一个产品的对象，是由具体的工厂类实现的
*
* 注意, 这里是静态方法
*
* @param clazz
* @return AbstractPhone
* @throws Exception e
*/
public static AbstractPhone createPhone(Class clazz) throws Exception {
// 全限定类名
final String name = clazz.getName();
// 根据反射, 创建具体产品对象
return (AbstractPhone) Class.forName(name).newInstance();
}
/**
* 当前方法其实和createPhone方法是一样的作用, 两个方法用哪个都可以
*
* 注意, 这里是静态方法
*
* @param brand 根据参数区分创建哪个具体产品
* @return AbstractPhone
*/
public static AbstractPhone createPhone2(String brand) throws Exception {
if (CharSequenceUtil.equals("yijia", brand)) {
return new YijiaPhone();
} else if (CharSequenceUtil.equals("zhenwo", brand)) {
return new ZhenwoPhobe();
} else {
throw new Exception("参数异常!!!");
}
}
}
测试一下
/**
* @author jiangkd
* @date 2023/7/28 14:17:25
*/
@Slf4j
public class DemoTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建一加手机
AbstractPhone yijiaPhone = PhoneFactory.createPhone(YijiaPhone.class);
yijiaPhone.brand();
yijiaPhone.color();
log.info("--------------------------------");
yijiaPhone = PhoneFactory.createPhone2("yijia");
yijiaPhone.brand();
yijiaPhone.color();
log.info("--------------------------------");
// 创建真我手机
AbstractPhone zhenwoPhone = PhoneFactory.createPhone(ZhenwoPhobe.class);
zhenwoPhone.brand();
zhenwoPhone.color();
log.info("--------------------------------");
zhenwoPhone = PhoneFactory.createPhone2("zhenwo");
zhenwoPhone.brand();
zhenwoPhone.color();
}
}
运行结果如下：
14:19:59.846 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.jdgcms.YijiaPhone - 品牌, 一加手机!!!
14:19:59.851 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.jdgcms.YijiaPhone - 黑色!!!
14:19:59.851 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.jdgcms.DemoTest - --------------------------------
14:19:59.882 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.jdgcms.YijiaPhone - 品牌, 一加手机!!!
14:19:59.882 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.jdgcms.YijiaPhone - 黑色!!!
14:19:59.882 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.jdgcms.DemoTest - --------------------------------
14:19:59.882 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.jdgcms.ZhenwoPhobe - 品牌, 真我手机!!!
14:19:59.882 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.jdgcms.ZhenwoPhobe - 白色!!!
14:19:59.882 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.jdgcms.DemoTest - --------------------------------
14:19:59.882 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.jdgcms.ZhenwoPhobe - 品牌, 真我手机!!!
14:19:59.882 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.jdgcms.ZhenwoPhobe - 白色!!!
其实可以看出来，这里我们只有两个具体的手机产品，简答（静态）工厂模式还是很方便的，但你有没有发现，如果现在我陆陆续续追加其他具体产品 红米！努比亚！荣耀！那么我就要陆陆续续三次修改手机工厂类（追加具体产品不算修改，是扩展功能）的功能，这显然不符合java设计模式的六大原则-开闭原则。
那不如我们把工厂拆开，每个工厂只生产一种具体的手机产品，这样如果我需要增加一个红米，就只需要添加一个红米工厂和一个红米产品类就可以了，这就是接下来要演示的工厂方法模式
2.工厂方法模式
简单工厂模式确实很方便，但是每次新增一个手机产品都需要改动整个工厂的原有代码，现在使用工厂方法模式改造一下。
抽象手机产品AbstractPhone 和 两个具体的手机产品（一加，真我）不变，依然如上。
工厂类PhoneFactory不要了，我们需要重新创建工厂类。
现在我们首先创建一个抽象工厂类，用来生产AbstractPhone
/**
* 定义产品的抽象工厂类
*
* @author jiangkd
* @date 2023/7/28 14:43:04
*/
public abstract class AbstractPhoneFactory {
/**
* 构建产品, 具体实现交给子类
*
* @return AbstractPhone
*/
abstract AbstractPhone createPhone();
}
然后分别是一加手机和真我手机的两个具体工厂实现类，每个实现类针对一个具体手机品牌的生产
/**
* 具体产品一加手机的工厂实现类
*
* @author jiangkd
* @date 2023/7/28 14:44:53
*/
public class YijiaPhoneFactory extends AbstractPhoneFactory {
@Override
AbstractPhone createPhone() {
return new YijiaPhone();
}
}
/**
* 具体产品真我手机的工厂实现类
*
* @author jiangkd
* @date 2023/7/28 14:45:35
*/
public class ZhenwoPhoneFactory extends AbstractPhoneFactory {
@Override
AbstractPhone createPhone() {
return new ZhenwoPhobe();
}
}
测试一下
/**
* @author jiangkd
* @date 2023/7/28 14:46:16
*/
@Slf4j
public class DemoTest {
public static void main(String[] args) {
// 生产一加手机
final AbstractPhoneFactory yijiaPhoneFactory = new YijiaPhoneFactory();
final AbstractPhone yijiaPhone = yijiaPhoneFactory.createPhone();
yijiaPhone.brand();
yijiaPhone.color();
log.info("--------------------------------");
// 生产真我手机
final AbstractPhoneFactory zhenwoPhoneFactory = new ZhenwoPhoneFactory();
final AbstractPhone zhenwoPhone = zhenwoPhoneFactory.createPhone();
zhenwoPhone.brand();
zhenwoPhone.color();
}
}
运行结果如下：
14:48:22.596 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.YijiaPhone - 品牌, 一加手机!!!
14:48:22.598 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.YijiaPhone - 黑色!!!
14:48:22.598 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.gcffms.DemoTest - --------------------------------
14:48:22.599 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.ZhenwoPhobe - 品牌, 真我手机!!!
14:48:22.599 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.ZhenwoPhobe - 白色!!!
现在我们如果想要加一个红米手机，只需要创建具体红米产品和对应的工厂类就可以了
/**
* 具体手机产品 红米
*
* @author jiangkd
* @date 2023/7/28 14:51:09
*/
@Slf4j
public class HongmiPhone extends AbstractPhone {
@Override
public void brand() {
log.info("品牌, 红米手机!!!");
}
@Override
public void color() {
log.info("红色!!!");
}
}
/**
* 红米手机工厂实现类
*
* @author jiangkd
* @date 2023/7/28 14:52:04
*/
public class HongmiPhoneFactory extends AbstractPhoneFactory {
@Override
AbstractPhone createPhone() {
return new HongmiPhone();
}
}
测试
/**
* @author jiangkd
* @date 2023/7/28 14:46:16
*/
@Slf4j
public class DemoTest {
public static void main(String[] args) {
// 生产一加手机
final AbstractPhoneFactory yijiaPhoneFactory = new YijiaPhoneFactory();
final AbstractPhone yijiaPhone = yijiaPhoneFactory.createPhone();
yijiaPhone.brand();
yijiaPhone.color();
log.info("--------------------------------");
// 生产真我手机
final AbstractPhoneFactory zhenwoPhoneFactory = new ZhenwoPhoneFactory();
final AbstractPhone zhenwoPhone = zhenwoPhoneFactory.createPhone();
zhenwoPhone.brand();
zhenwoPhone.color();
log.info("--------------------------------");
// 生产红米手机
final AbstractPhoneFactory hongmiPhoneFactory = new HongmiPhoneFactory();
final AbstractPhone hongmiPhone = hongmiPhoneFactory.createPhone();
hongmiPhone.brand();
hongmiPhone.color();
}
}
执行结果
14:53:43.272 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.YijiaPhone - 品牌, 一加手机!!!
14:53:43.274 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.YijiaPhone - 黑色!!!
14:53:43.274 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.gcffms.DemoTest - --------------------------------
14:53:43.276 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.ZhenwoPhobe - 品牌, 真我手机!!!
14:53:43.276 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.ZhenwoPhobe - 白色!!!
14:53:43.276 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.gcffms.DemoTest - --------------------------------
14:53:43.276 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.HongmiPhone - 品牌, 红米手机!!!
14:53:43.276 [main] INFO demo.basic.example.design_patterns.gcms.HongmiPhone - 红色!!!
符合开闭原则，不修改原来的功能，只是添加产品和工厂类就可以了。
细心的小伙伴又会问了，虽然不用在原基础功能上修改，但是如果还要添加10个品牌手机，岂不是要加10个产品类和10个工厂类，增加维护难度呀！是的，这就是工厂方法模式的弊端，增加系统的复杂度。
所以你可以看出，简单（静态）工厂和工厂方法模式，都是针对一类产品的生产，也就是这些工厂只生产同种类产品，同种类产品称为同等级产品。（工厂方法模式只考虑生产同等级的产品）
但实际上呢，现实生活中许多工厂是综合型的工厂，能生产多等级（种类） 的产品，如电器厂既生产电视机又生产洗衣机或空调，大学既有软件专业又有生物专业等。
这就是下面的抽象工厂模式了。。。，我们继续延申，现在老板发话了，生产手机的时候，顺便把耳机也生产出来吧
3.抽象工厂模式
由于篇幅问题，继续查看java设计模式-工厂模式（下）