设计模式之简单工厂模式（Java 实现）

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设计模式之简单工厂模式（Java 实现）

本文首发于http://www.imooc.com/wiki/Designlesson/factory.html

简单工厂模式是平时开发过程中最常见的设计模式。工厂模式解决类的实例化问题，它属于创建型模式。工厂模式也经常会和其他设计模式组合使用。

试想你去麦当劳买一个汉堡。你只需要告诉收银员要一个xx汉堡。过一会就会有一个此类型的汉堡被制作出来。而你完全不需要知道这个汉堡是怎么被制作出来的。这个例子中你就是客户端代码，麦当劳就是工厂，负责生产汉堡。汉堡是接口，而具体的某一种汉堡，比如说香辣鸡腿堡，就是实现了汉堡接口的类。

我们继续通过另外一个例子，深入理解工厂模式。现在我们给某款音乐软件开发一个推荐功能。需求是能够根据用户选择的音乐风格，推荐不同风格的歌曲清单。那么你打算怎么实现呢？

1. 音乐推荐器1.0版本

如果之前没有学习过设计模式，很可能你的实现会是这样。编写 RecommendMusicService 类，里面有一个 Recommend方法。根据输入的风格不同，执行不同的推荐逻辑。代码如下：

public class RecommendMusicService {
    public List<String> recommend(String style) {
        List<String> recommendMusicList = new ArrayList<>();

        if ("metal".equals(style)) {
            recommendMusicList.add("Don't cry");
        } else if ("country".equals(style)) {
            recommendMusicList.add("Hotel california");
        } else if ("grunge".equals(style)) {
            recommendMusicList.add("About a girl");
        }else {
            recommendMusicList.add("My heart will go on");
        }

        return recommendMusicList;
    }
}

是不是觉得 recommed 方法太长了? OK，我们重构下，把每种音乐风格的推荐逻辑封装到相应的方法中。这样推荐方法就可以复用了。

public class RecommendMusicService {
    public List<String> recommend(String style) {
        List<String> recommendMusicList = new ArrayList<>();

        if ("metal".equals(style)) {
            recommendMetal(recommendMusicList);
        } else if ("country".equals(style)) {
            recommendCountry(recommendMusicList);
        } else if ("grunge".equals(style)) {
            recommendGrunge(recommendMusicList);
        }else {
            recommendPop(recommendMusicList);
        }

        return recommendMusicList;
    }

    private void recommendPop(List<String> recommendMusicList) {
        recommendMusicList.add("My heart will go on");
        recommendMusicList.add("Beat it");
    }

    private void recommendGrunge(List<String> recommendMusicList) {
        recommendMusicList.add("About a girl");
        recommendMusicList.add("Smells like teen spirit");
    }

    private void recommendCountry(List<String> recommendMusicList) {
        recommendMusicList.add("Hotel california");
        recommendMusicList.add("Take Me Home Country Roads");
    }

    private void recommendMetal(List<String> recommendMusicList) {
        recommendMusicList.add("Don't cry");
        recommendMusicList.add("Fade to black");
    }
}

这样是不是很完美了！recommend 方法精简了很多，而且每种不同的推荐逻辑都被封装到相应的方法中了。那么，如果再加一种风格推荐怎么办？这有什么难，recommed 方法中加分支就好啦。然后在 RecommendMusicService 中增加一个对应的推荐方法。
等等，是不是哪里不太对？回想一下设计模式6大原则的开闭原则----对扩展开放，对修改关闭。面对新风格推荐的需求，我们一直都在修改 RecommendMusicService 这个类。以后每次有新风格推荐要添加，都会导致修改 RecommendMusicService 。显然这是个坏味道。

那么如何做到实现新的风格推荐需求时，满足开闭原则呢？

2. 音乐推荐器2.0版本

添加新需求时，如何做到不修改，去扩展？是不是想到了单一职责？是的，类的职责越单一，那么它就越稳定。RecommendMusicService 类的职责太多了，负责n种风格的推荐。OK，那么我们第一件事就是要减少 RecommendMusicService 类的职责，把每种不同风格的推荐提取到不同的类当中。
比如MetalMusicRecommendService、PopMusicRecommendService、CountryMusicRecommendService。这些类都可以通过 recommed 方法生成推荐的歌曲清单。而 RecommendMusicService 类只是通过调用不同 MusicRecommendService 的 recommed 方法来实现推荐。代码如下：

MetalMusicRecommendService 类：

public class MetalMusicRecommendService {
    public List<String> recommend(){
        List<String> recommendMusicList = new ArrayList<>();

        recommendMusicList.add("Don't cry");
        recommendMusicList.add("Fade to black");

        return recommendMusicList;
    }
}

同类型的还有 GrungeMusicRecommendService、PopMusicRecommendService、CountryMusicRecommendService 类

现在我们来改造 MusicRecommendService 类：

public class RecommendMusicService {

    private MetalMusicRecommendService metalMusicRecommendService = new MetalMusicRecommendService();
    private GrungeMusicRecommendService grungeMusicRecommendService = new GrungeMusicRecommendService();
    private CountryMusicRecommendService countryMusicRecommendService = new CountryMusicRecommendService();
    private PopMusicRecommendService popMusicRecommendService = new PopMusicRecommendService();

    public List<String> recommend(String style) {
        List<String> recommendMusicList = new ArrayList<>();

        if ("metal".equals(style)) {
            metalMusicRecommendService.recommend();
        } else if ("country".equals(style)) {
            countryMusicRecommendService.recommend();
        } else if ("grunge".equals(style)) {
            grungeMusicRecommendService.recommend();
        }else {
            popMusicRecommendService.recommend();
        }

        return recommendMusicList;
    }

}

改造后，如果有了新音乐风格推荐的需求，只需要增加相应的 xxxMusicRecommendService 类。然后在 RecommendMusicService 中增加相应分支即可。这样就做到了开闭原则。那么还有什么违背设计原则的地方吗？RecommendMusicService 是不是依赖的 xxMusicRecommendService 类太多了？

没错，而且这么多类，实际上都是做推荐的事情，且都是通过 recommend 方法提供推荐结果。这完全可以抽象出接口，比如 MusicRecommendInterface。那么 RecommendMusicService 依赖 MusicRecommendInterface 就可以了。这解决了依赖反转问题----应该依赖接口，而不是依赖具体实现。

我们又复习了单一职责和依赖反转原则。不愧是指导设计模式的原则，真的是无处不在。依赖 MusicRecommendInterface 没问题，但是不同的音乐风格，怎么能实例化 MusicRecommendInterface 的某个具体实现呢？工厂模式于是就应运而生了！

3. 音乐推荐器3.0版本

我们回顾一下文章开头说到，工厂模式解决的是类的实例化。无论你需要哪种风格的 MusicRecommendService，只需要告诉工厂，工厂会给你实例化好你需要的具体实现。而工厂能做到这些是基于继承和多态。
RecommendMusicService 只需要依赖 MusicRecommendInterface，具体需要哪个MusicRecommendService 的实现，只需要告诉 RecommendServiceFactory 即可。MusicRecommendService 拿到具体的实现后调用它的 recommand 方法，就可以得到相应风格的推荐歌曲清单。

首先我们需要定义所有 MusicRecommendService 要实现的接口，很简单，只有一个 recommend 方法：

public interface MusicRecommendInterface {
    List<String> recommend();
}

我们2.0版本中的 xxxMusicRecommendService 都需要实现此接口，例如：

public class GrungeMusicRecommendService implements MusicRecommendInterface {
    public List<String> recommend() {
        List<String> recommendMusicList = new ArrayList<>();

        recommendMusicList.add("About a girl");
        recommendMusicList.add("Smells like teen spirit");

        return recommendMusicList;
    }
}

不同音乐风格的推荐逻辑在各自实现的 recommend() 方法中。
下面就是工厂模式中的工厂代码了，其实很简单，只是根据不同的参数实例化不同的实现并返回。

public class MusicRecommendServiceFactory {
    MusicRecommendInterface createMusicRecommend(String style) {
        if ("metal".equals(style)) {
            return new MetalMusicRecommendService();
        } else if ("country".equals(style)) {
            return new CountryMusicRecommendService();
        } else if ("grunge".equals(style)) {
            return new GrungeMusicRecommendService();
        } else {
            return new PopMusicRecommendService();
        }
    }
}

我们再来看看 RecommendMusicService 的代码：

public class RecommendMusicService {

    private MusicRecommendServiceFactory recommendMusicServiceFactory = new MusicRecommendServiceFactory();

    public List<String> recommend(String style) {

        MusicRecommendInterface musicRecommend = recommendMusicServiceFactory.createMusicRecommend(style);

        return musicRecommend.recommend();
    }
}

是不是简单多了，已经不再依赖那么多的 MusicRecommendInterface 的实现了。它要做的事情仅仅是通过工厂得到想要的 RecommendMusicService 实现，然后调用它的 recommend() 方法，就可以得到你想要的推荐结果。
类图如下：

以上三种实现方式总结如下：

4. 小结

本节我们通过音乐推荐器的例子，实践了如何找到程序中违反设计原则的地方，并通过工厂模式来解决这些问题。使用设计模式可以让程序更符合程序设计原则，从而写出更为健壮的代码。我们应牢记工厂模式解决的是类的实例化问题。这个例子很简单，不过涉及到的知识点却很多。有封装、多态、单一职责和依赖反转等。可见要想把程序设计好，必须熟练掌握这些基本概念和原则。