创建型模式之工厂模式

GitHub地址：https://github.com/zhangboqing/design-mode/tree/master/src/main/java/com/zbq

一、工厂模式分类

1）简单工厂

2）工厂方法

3）抽象工厂

二、简单工厂

1.定义

　　简单工厂模式(Simple Factory Pattern)：又称为静态工厂方法(Static Factory Method)模式，它属于类创建型模式。在简单工厂模式中，可以根据参数的不同返回不同类的实例。简单工厂模式专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。

2、模式结构成员构成

• Factory：工厂角色

• AbstractProduct：抽象产品

• Product：具体产品

3.代码示例

/**
 * @author zhangboqing
 * @date 2017/12/12
 * 简单工厂
 */
public class SimpleFactory {

    /**
     * 第一种形式
     * 调用指定方法，直接返回对象
     * @return
     */
    public static Object createObject() {

        return new Object();
    }

    /**
     * 第二种形式
     * 根据指定的type，获取对应的对象
     * @param type
     * @return
     */
    public static Object createObject(Integer type) {

        if (type.equals(1)) {
            return new Object1();
        } else if (type.equals(2)) {
            return new Object2();
        } else if (type.equals(3)) {
            return new Object3();
        }
        return null;
    }


    /** 方便阅读，具体产品，放入同一个类 */
    public static class Object1 {

        private static String name = "对象1";
    }

    public static class Object2 {
        private static String name = "对象2";
    }

    public static class Object3 {
        private static String name = "对象3";

    }

}

4.优点和缺点分析

优点：

>工厂类含有必要的判断逻辑，可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例，客户端可以免除直接创建产品对象的责任

>客户端无须知道所创建的具体产品类的类名，只需要知道具体产品类所对应的参数即可，对于一些复杂的类名，通过简单工厂模式可以减少使用者的记忆量

>通过引入配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性

缺点：

>系统扩展困难，一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑，在产品类型较多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展和维护

>简单工厂模式由于使用了静态工厂方法，造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构

5.应用场景

在以下情况下可以使用简单工厂模式：

>工厂类负责创建的对象比较少：由于创建的对象较少，不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂。

>客户端只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象不关心：客户端既不需要关心创建细节，甚至连类名都不需要记住，只需要知道类型所对应的参数。

三、工厂方法

1.定义

　　工厂方法模式(Factory Method Pattern)又称为工厂模式，也叫虚拟构造器(Virtual Constructor)模式或者多态工厂(Polymorphic Factory)模式，它属于类创建型模式。在工厂方法模式中，工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口，而工厂子类则负责生成具体的产品对象，这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成，即通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品类。

2、模式结构成员构成

• Product：抽象产品

• ConcreteProduct：具体产品

• Factory：抽象工厂

• ConcreteFactory：具体工厂

3.代码示例

/**
 * @author zhangboqing
 * @date 2017/12/12
 * 工厂方法
 */
public abstract class FactoryMethod {

    //TODO：该方法就是工厂方法
    public abstract Object createObject(String type);


    /** 方便阅读，具体工厂实现类，放入同一个类 */
    public class FactoryMethod1 extends FactoryMethod {

        //子类必须实现抽象工厂方法，决定到底生产哪个对象
        @Override
        public Object createObject(String type) {
            //生成
            return new Object1();
        }
    }

    public class FactoryMethod2 extends FactoryMethod {

        //子类必须实现抽象工厂方法，决定到底生产哪个对象
        @Override
        public Object createObject(String type) {
            //生成
            return new Object2();
        }
    }

    public class FactoryMethod3 extends FactoryMethod {

        //子类必须实现抽象工厂方法，决定到底生产哪个对象
        @Override
        public Object createObject(String type) {
            //生成
            return new Object3();
        }
    }


    /** 方便阅读，具体产品，放入同一个类 */
    public static class Object1 {

        private static String name = "对象1";
    }

    public static class Object2 {
        private static String name = "对象2";
    }

    public static class Object3 {
        private static String name = "对象3";

    }
}

4.优点和缺点分析

优点：

>基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。

>使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无须修改客户端，也无须修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了。这样，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”。

缺点：

>在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。

5.应用场景

在以下情况下可以使用工厂方法模式：

>一个类通过其子类来指定创建哪个对象：在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展。

>一个类不知道它所需要的对象的类,将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。

三、抽象工厂

1.定义

　　抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类。抽象工厂模式又称为Kit模式，属于对象创建型模式。

2、模式结构成员构成

• AbstractFactory：抽象工厂

• ConcreteFactory：具体工厂

• AbstractProduct：抽象产品

• Product：具体产品

3.代码示例

/**
 * @author zhangboqing
 * @date 2017/12/12
 * <p>
 * 抽象工厂
 */
public interface AbstractFactory {

    //TODO:抽象工厂，由多个工厂方法组成

    public Object createObject1();

    public Object createObject2();

    public Object createObject3();


    /**
     * 方便阅读，具体工厂实现类，放入同一个类
     */
    public class AbstractFactory1 implements AbstractFactory {

        @Override
        public Object createObject1() {
            return new Object1();
        }

        @Override
        public Object createObject2() {
            return new Object2();
        }

        @Override
        public Object createObject3() {
            return new Object3();
        }
    }

    /**
     * 方便阅读，具体产品，放入同一个类
     */
    public static class Object1 {

        private static String name = "对象1";
    }

    public static class Object2 {
        private static String name = "对象2";
    }

    public static class Object3 {
        private static String name = "对象3";

    }
}

4.优点和缺点分析

优点：

>当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。这对一些需要根据当前环境来决定其行为的软件系统来说，是一种非常实用的设计模式。

>增加新的具体工厂和产品族很方便，无须修改已有系统，符合“开闭原则”。

缺点：

>在添加新的产品对象时，难以扩展抽象工厂来生产新种类的产品，这是因为在抽象工厂角色中规定了所有可能被创建的产品集合，要支持新种类的产品就意味着要对该接口进行扩展，而这将涉及到对抽象工厂角色及其所有子类的修改，显然会带来较大的不便。

5.应用场景

在以下情况下可以使用抽象工厂模式：

>系统中有多于一个的产品族，而每次只使用其中某一产品族。

>属于同一个产品族的产品将在一起使用，这一约束必须在系统的设计中体现出来。

>系统提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而使客户端不依赖于具体实现。