java23种设计模式——三、工厂模式

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工厂模式

工厂模式介绍

    工厂模式是我们最常用的实例化对象模式了，是用工厂方法代替new操作的一种模式。著名的Jive论坛 ,就大量使用了工厂模式，工厂模式在Java程序系统可以说是随处可见。因为工厂模式就相当于创建实例对象的new，我们经常要根据类Class生成实例对象，如A a=new A() 工厂模式也是用来创建实例对象的，所以以后new时就要多个心眼，是否可以考虑使用工厂模式，虽然这样做，可能多做一些工作，但会给你系统带来更大的可扩展性和尽量少的修改量。（百度百科）

    工厂模式又分为：

• 简单工厂模式：允许接口创建对象，但不会暴露对象的创建逻辑。
• 工厂方法模式: 允许接口创建对象，但使用哪个类来创建对象，则是交由子类决定的
• 抽象方法模式: 抽象工厂是一个能够创建一系列相关的对象而无需指定/公开其具体类的接口。该模式能够提供其他工厂的对象，在其内部创建其他对象。

简单工厂模式

属于创建型模式，又叫做静态工厂方法模式，不属于23种GOF设计模式之一。是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。违背“开放 - 关闭原则”，一旦添加新产品就不得不修改工厂类的逻辑，这样就会造成工厂逻辑过于复杂。

假设现在有一家餐馆

public interface Restaurant {
   public void cook();
}

餐馆有两种菜品:红烧肉和鸡蛋羹

//鸡蛋羹
public class Egg implements Restaurant {
    @Override
    public void cook() {
        System.out.println("鸡蛋羹做好了");
    }
}

//红烧肉
public class Meet implements Restaurant{
    @Override
    public void cook() {
        System.out.println("红烧肉做好了");
    }
}

餐馆里有服务员，来负责向后厨传达客人的需求

public class Waiter {
    //同样可以定义常量然后通过switch语句来实现
    public static Restaurant getFood(String orderType) {
        Restaurant restaurant = null;
        if(orderType.equals("红烧肉")){
            restaurant = new Meet();
        }else if (orderType.equals("鸡蛋羹")){
            restaurant = new Egg();
        }
        return restaurant;
    }
}

现在顾客来了，要点一份红烧肉，就只需要和服务员说就行

public class Customer {
    public static void main(String[] args) {
        Restaurant restaurant = Waiter.getFood("红烧肉");
        restaurant.cook();
    }
}

输出

红烧肉做好了

通过以上方法，的确实现了 提供创建实例的功能，而无需关心具体实现。但是我们不难发现，这种方法的扩展性很差，如果餐馆新出了一款菜品，还需要我们在服务员方法里修改。这使得当餐馆的菜品很多时，工厂方法代码逻辑将会非常复杂

工厂方法模式

工厂方法模式，又称工厂模式、多态工厂模式和虚拟构造器模式，通过定义工厂父类负责定义创建对象的公共接口，而子类则负责生成具体的对象。是在工厂模式家族中是用的最多模式，一般项目中存在最多的就是这个模式。是对简单工厂模式的一个优化，让每个对象都有一个与之对应的工厂。

这里我们接着用上面的例子，假设这家餐厅的生意非常好，所以餐馆的老板把餐馆所有负责点餐的服务员都辞退了，取而代之的是添加了一个收银台，然后让每个厨师只负责做一样菜。这样客人只需要和收银台说要求就行了。

这里我们接着用上面的类。除去服务员Waiter类

新建Cashier接口

/**
 * @author codermy
 * @createTime 2020/6/15
 */
public interface Cashier {
    public Restaurant getFood();
}

然后给每一个菜品新建一个工厂类

EggCooker

/**
 * @author codermy
 * @createTime 2020/6/15
 */
public class EggCooker implements Cashier {
    @Override
    public Restaurant getFood() {
        return new Egg();
    }
}

MeetCooker

/**
 * @author codermy
 * @createTime 2020/6/15
 */
public class MeetCooker implements Cashier{
    @Override
    public Restaurant getFood() {
        return new Meet();
    }
}

然后顾客点单只需要在收银台，餐厅的系统会自动将信息传递给相应的厨师，对应的厨师就能在餐馆中把菜做好

/**
 * @author codermy
 * @createTime 2020/6/15
 * 消费者
 */
public class Customer {
    public static void main(String[] args) {
        Cashier order = new EggCooker();
        Restaurant food = order.getFood();
        food.cook();
    }
}

输出结果

鸡蛋羹做好了

工厂方法模式解决了简单工厂模式不符合的开闭原则，当添加一个菜品时，只需要再雇佣一个厨师就行（从现实角度看，老板有点亏哦）。但是这也增加了系统的复杂度（菜越多，厨师就越多，这哪家餐馆顶的住）

抽象工厂模式

这个模式解决了每个工厂只能创建一类产品（工厂方法模式）的问题

这里用餐馆的例子不太形象，不是很容易理解，强行举例可能会和上面的方法弄混，我自己绕了好一会，所以我们换一个例子。

现在我们人手不离手机，我们假设手机有如下几个功能

//手机产品接口
public interface IphoneProduct {
    void callup();//打电话
    void sendSms();//发短信
}

每个人家里又都有路由器，路由器有如下功能

//路由器产品接口
public interface IRouterProduct {
    void openwifi();//开启wifi
    void setting();//设置wifi
}

然后现在有一个抽象产品工厂，是来生产这两样产品的，假设生产手机和路由器的方法是一样的，只是需要加上厂商信息

//抽象产品工厂
public interface IProductFactory {
    //生产手机
    IphoneProduct iphoneProduct();
    //生产路由器
    IRouterProduct iRouterProduct();
}

现在有两家厂商，小米和华为工厂，可以生产手机和路由器，他们两家厂商分别由两条产业线来做手机和路由器

//小米手机
public class XiaomiPhone implements IphoneProduct{

    @Override
    public void callup() {
        System.out.println("用小米手机打电话");
    }

    @Override
    public void sendSms() {
        System.out.println("用小米手机发短信");
    }
}

//小米路由器
public class XiaomiRouter implements IRouterProduct {

    @Override
    public void openwifi() {
        System.out.println("打开小米wifi");
    }

    @Override
    public void setting() {
        System.out.println("设置小米wifi");
    }
}

//小米厂商
public class XiaomiFactory implements IProductFactory {
    @Override
    public IphoneProduct iphoneProduct() {
        return new XiaomiPhone();
    }

    @Override
    public IRouterProduct iRouterProduct() {
        return new XiaomiRouter();
    }
}

//华为手机
public class HuaweiPhone implements IphoneProduct {

    @Override
    public void callup() {
        System.out.println("用华为手机打电话");
    }

    @Override
    public void sendSms() {
        System.out.println("用华为手机发短信");
    }
}

//华为路由器
    public class HuaweiRouter implements IRouterProduct {

        @Override
        public void openwifi() {
            System.out.println("打开华为wifi");
        }

        @Override
        public void setting() {
            System.out.println("设置华为wifi");
        }
    }

//华为工厂
public class HuaweiFactory implements IProductFactory {
    @Override
    public IphoneProduct iphoneProduct() {
        return new HuaweiPhone();
    }

    @Override
    public IRouterProduct iRouterProduct() {
        return new HuaweiRouter();
    }
}

消费者类

//消费者/测试类
public class Customer {
    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("==============小米产品=================");
        XiaomiFactory xiaomiFactory = new XiaomiFactory();//新建一个小米工厂
        IphoneProduct xiaomiiphoneProduct = xiaomiFactory.iphoneProduct();//小米工厂开始生产小米手机
        xiaomiiphoneProduct.callup();//测试小米手机打电话功能
        IRouterProduct xiaomiiRouterProduct = xiaomiFactory.iRouterProduct();//小米工厂开始生产小米路由器
        xiaomiiRouterProduct.openwifi();//测试小米路由器打开wifi功能

        System.out.println("==============华为产品=================");
        HuaweiFactory huaweiFactory = new HuaweiFactory();

        IphoneProduct huaweiiphoneProduct1 = huaweiFactory.iphoneProduct();
        huaweiiphoneProduct1.callup();
        IRouterProduct huaweiiRouterProduct = huaweiFactory.iRouterProduct();
        huaweiiRouterProduct.openwifi();
    }
}

输出

==============小米产品=================
用小米手机打电话
打开小米wifi
==============华为产品=================
用华为手机打电话
打开华为wifi

抽象工厂模式相较于以上两种模式难以理解一些。这里提供另一种写法比较好理解，来自Guide哥的博客(以下所有内容)

不知道大家玩过穿越火线或者吃鸡这类游戏了吗，游戏中存在各种枪。我们假设现在存在AK、M4A1两类枪，每一种枪对应一种子弹。我们现在这样考虑生产AK的工厂可以顺便生产AK使用的子弹，生产M4A1的工厂可以顺便生产M4A1使用的子弹。（AK工厂生产AK系列产品包括子弹啊，AK枪的类型啊这些，M4A1工厂同理）
————————————————

（1）创建相关接口：

枪

public interface Gun {
    public void shooting();
}

子弹

public interface Bullet {
    public void load();
}

（2）创建接口对应实现类：

AK类

public class AK implements Gun{

    @Override
    public void shooting() {
        System.out.println("shooting with AK");

    }

}

M4A1类

public class M4A1 implements Gun {

    @Override
    public void shooting() {
        System.out.println("shooting with M4A1");

    }

}

AK子弹类

public class AK_Bullet implements Bullet {

    @Override
    public void load() {
        System.out.println("Load bullets with AK");
    }

}

M4A1子弹类

public class M4A1_Bullet implements Bullet {

    @Override
    public void load() {
        System.out.println("Load bullets with M4A1");
    }

}

（3）创建工厂接口

public interface Factory {
    public Gun produceGun();
    public Bullet produceBullet();
}

（4）创建具体工厂

生产AK和AK子弹的工厂

public class AK_Factory implements Factory{

    @Override
    public Gun produceGun() {
        return new AK();
    }

    @Override
    public Bullet produceBullet() {
        return new AK_Bullet();
    }

}

生产M4A1和M4A1子弹的工厂

public class M4A1_Factory implements Factory{

    @Override
    public Gun produceGun() {
        return new M4A1();
    }

    @Override
    public Bullet produceBullet() {
        return new M4A1_Bullet();
    }

}

（5）测试

public class Test {

    public static void main(String[] args) {  

     Factory factory;
     Gun gun;
     Bullet bullet;

     factory =new AK_Factory();
     bullet=factory.produceBullet();
     bullet.load();
     gun=factory.produceGun();
     gun.shooting(); 

    }

}

输出结果：

Load bullets with AK
shooting with AK