设计模式：简单工厂模式

工厂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创建对象的方式，而无需指定要创建的具体类。工厂模式属于创建型模式，它在创建对象时提供了一种封装机制，将实际创建对象的代码与使用代码分离。

面相对象编程中，万物皆对象。每个对象如果都通过关键字new创建，则会导致对象与其调用者耦合严重。假如更换要new的对象，则所有new对象的地方都需要改变代码，这显然违背了“开-闭原则”。如果使用工厂来生产对象，我们只需要和工厂打交道，彻底和对象解耦，如果更换对象，只需要在工厂里更换对象，而不需要再所有的地方进行更换，这样达到了与对象解耦的目的。工厂模式最大优点就是解耦。

简单工厂模式

 简单工厂模式根据传入的参数，决定创建哪个类型的实例。简单工厂模式本着高内聚低耦合的原则，将系统的逻辑部分和功能分开。

使用场景 

首先当然是在你需要new一个类的对象的时候，此时各种状况出现啦：

1. 你不想直接new这个类的对象，怕以后这个类改变的时候你需要回来改代码，而此时依赖这个类的地方已经到处都是了。
2. 这个类的对象构建过程非常复杂，你不愿意将这么复杂的构建过程一遍又一遍的写在需要用到此对象的地方。
3. 这个类的对象在构建过程中依赖了很多其他的类，而你无法在调用的地方提供

• JDK源码中的 Calendar.getInstance()方法。
• Logback源码中多个重载的 getLogger()方法。

• QQ 换皮肤，一整套一起换。

• 生成不同操作系统的程序。

简单工厂模式的3个角色： 

• 对象工厂（SimpleFactory），负责实现创建所有产品实例的内部逻辑。
• 抽象产品，即要生产的对象的接口，描述所有实例要实现的公共接口。
• 具体产品，即创建的产品实例。所有创建的实例都是抽象产品的具体实现。

结构图：

优缺点

优点：

• 结构简单，调用方便。工厂和产品的职责区分明确。
• 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。

缺点：

• 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。
• 违背“开放-关闭原则”，一旦添加新产品就必须修改简单工厂类的内部逻辑，工厂类代码会非常臃肿，违背高聚合原则。
• 简单工厂模式使用了静态工厂方法，静态方法不能被继承和重写，造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构。

应用实例： 

简易计算器为例，需求：输入两个数和运算符，得到结果。

抽象产品：

public abstract class Operation {
    protected abstract double compute (double number1, double number2) throws Exception;
}

具体产品：

// 加法
public class OperationAdd extends Operation{
    @Override
    protected double compute(double number1, double number2) {
        return number1 + number2;
    }
}



// 减法
public class OperationSub extends Operation{
    @Override
    protected double compute(double number1, double number2) {
        return number1 - number2;
    }
}


// 乘法
public class OperationMul extends Operation{
    @Override
    protected double compute(double number1, double number2) {
        return number1 * number2;
    }
}


// 除法
public class OperationDiv extends Operation{
    @Override
    protected double compute(double number1, double number2) throws Exception {
        if(number2 == 0){
            throw new Exception("除数不能为0！");
        }
        return number1 / number2;
    }
}

对象工厂：

这里对简单工厂创建产品进行了优化，可以通过缓存、配置文件、反射和泛型等技术了优化。

如果运算业务需要扩展，需要创建具体运算类即可，不需要再修改简单工厂类了。

public class OperationFactory {

    private static final Map cachedParsers = new HashMap<>();

    static {
        cachedParsers.put("+", new OperationAdd());
        cachedParsers.put("-", new OperationSub());
        cachedParsers.put("*", new OperationMul());
        cachedParsers.put("/", new OperationDiv());
    }

    public static Operation createOperate0(String operate) {
        if (operate == null || operate.isEmpty()) {
            return null;//返回null还是IllegalArgumentException全凭你自己说了算
        }
        return cachedParsers.get(operate);
    }

    /**
     *  createOperate0运用缓存技术，节省内存和对象创建的时间
     *  createOperate0 和 createOperate1 同理
     */
    public static Operation createOperate1(String operate){
        Operation operation = null;
        switch (operate){
            case "+":
                operation = new OperationAdd(); break;
            case "-":
                operation = new OperationSub(); break;
            case "*":
                operation = new OperationMul(); break;
            case "/":
                operation = new OperationDiv(); break;
        }
        return operation;
    }

     /**
      * createOperate1方法不符合开闭原则
      *      如果运算业务继续扩展，需要创建具体运算类，也需要修改简单工厂的 createOperate1方法。
      * 采用反射技术进行优化，即createOperate2方法
     */
    public static Operation createOperate2(String className){
        Operation operation = null;
        try {
            if(!(null == className || "".equals(className))){
                operation = (Operation) Class.forName(className).newInstance();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return operation;
    }

    /**
     * createOperate2方法中类型强制转型，参数为字符串，可控性不高
     * 采用反射和泛型技术进行优化，即createOperate3方法
     */
    public static Operation createOperate3(Class clazz){
        try {
            if(null != clazz){
                return clazz.newInstance();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

}

测试：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        double num1 = 10;
        double num2 = 2;
        System.out.println(OperationFactory.createOperate0("*").compute(num1, num2));
        System.out.println(OperationFactory.createOperate1("*").compute(num1, num2));

        Operation operate2 = OperationFactory.createOperate2("cn.jq.learn.simplefactorypattern.OperationDiv");
        System.out.println(operate2.compute(num1, num2));

        Operation operate3 = OperationFactory.createOperate3(OperationAdd.class);
        System.out.println(operate3.compute(num1, num2));
    }
}