设计模式之工厂模式

工厂模式

• 实现创建者与调用者的分离

以化妆品为例：

• 生产者：

  • 一个接口，提供了生产化妆品的方法

  public interface Cosmetics {
      void productCosmetics();
  }

• 生产的对象：

  • 口红

    public class Lipstick implements Cosmetics{
    ​
        public void productCosmetics() {
            System.out.println("口红");
        }
    }

  • 眼影

    public class EyeShadow implements Cosmetics{
    ​
        public void productCosmetics() {
            System.out.println("眼影");
        }
    }

   

1、传统的方式

图解

• 消费者：

  • 消费者要首先把 Lipstick 和 EyeShadow 实例化（new），才能实现对象的方法。

  public class Consumer {
      public static void main(String[] args) {
  ​
          Cosmetics lipstick = new Lipstick();
          Cosmetics eyeShadow = new EyeShadow();
  ​
          lipstick.productCosmetics();
          eyeShadow.productCosmetics();
      }
  }

 

2、工厂模式（静态工厂模式）

图解

• 化妆品工厂

  public class CosmeticsFactory {
      public static Cosmetics getCosmeticsFactory(String factory){
          if (factory.equals("口红")){
              return new Lipstick();
          }else if (factory.equals("眼影")){
              return new EyeShadow();
          }else {
              return null;
          }
      }
  }

• 消费者：

  • 通过化妆品工厂来得到对象的实例化，无需new，来实现对象的方法

  public class Consumer {
      public static void main(String[] args) {
  ​
          Cosmetics lipstick = CosmeticsFactory.getCosmeticsFactory("口红");
          lipstick.productCosmetics();
  ​
          Cosmetics eyeShadow = CosmeticsFactory.getCosmeticsFactory("眼影");
          eyeShadow.productCosmetics();
      }
  }

• 工厂模式缺点：

  OOP七大原则之开闭原则：一个软件的实体应对扩展开放，对修改关闭

  工厂模式实现不了开闭原则，如果要扩展新的功能，必须修改CosmeticsFactory才能实现

 

3、工厂方法模式

• 解决工厂模式无法实现开闭原则的问题

图解

 

• 化妆品工厂

  public interface CosmeticsFactory {
      Cosmetics getCosmetics();
  }

• 口红工厂

  public class LipstickFactory implements CosmeticsFactory {
      public Cosmetics getCosmetics() {
          return new Lipstick();
      }
  }

• 眼影工厂

  public class EyeShadowFactory implements CosmeticsFactory {
      public Cosmetics getCosmetics() {
          return new EyeShadow();
      }
  }

• 消费者

  public class Consumer {
      public static void main(String[] args) {
  ​
          Cosmetics lipstick = new LipstickFactory().getCosmetics();
          lipstick.productCosmetics();
  ​
          Cosmetics eyeShadow = new EyeShadowFactory().getCosmetics();
          eyeShadow.productCosmetics();
      }
  }

• 新增一个产品：

  只需要编写一个产品类，例如眉笔，编写一个眉笔工厂继承化妆品工厂，

  可在不改动原有代码的基础上扩展功能，实现开闭原则。

 

4、抽象工厂模式

• 简单工厂模式 和 工厂方法模式 都是用来生产同一等级结构的任意产品

  抽象工厂模式 统一创建同一系列的产品，可以创建多个产品家族的多个等级结构的产品

 

图解

 

实现

• 产品工厂：

  public interface ProductFactory {
  ​
      //生产手机
      Phone productPhone();
      //生产电脑
      Computer productComputer();
  }

• 手机：

  public interface Phone {
  ​
      //生产手机屏
      void productMobileScreen();
      //生产手机外壳
      void productPhoneShell();
      //生产手机套
      void productPhoneSet();
  }

• 电脑：

  public interface Computer {
  ​
      //生产电脑屏
      void productMobileScreen();
      //生产电脑外壳
      void productPhoneShell();
      //生产电脑套
      void productPhoneSet();
  }

• HUAWEI产品工厂：

  public class HUAWEIProductFactory implements ProductFactory {
      //实例化HUAWEI手机
      public Phone productPhone() {
          return new HUAWEIPhone();
      }
  ​
      //实例化HUAWEI电脑
      public Computer productComputer() {
          return new HUAWEIComputer();
      }
  }

• ASUS产品工厂：

  public class ASUSProductFactory implements ProductFactory {
  ​
      //实例化ASUS手机
      public Phone productPhone() {
          return new ASUSPhone();
      }
  ​
      //实例化ASUS电脑
      public Computer productComputer() {
          return new ASUSComputer();
      }
  }

• HUAWEI手机：

  public class HUAWEIPhone implements Phone {
      public void productMobileScreen() {
          System.out.println("生产HUAWEI手机屏");
      }
  ​
      public void productPhoneShell() {
          System.out.println("生产HUAWEI手机外壳");
      }
  ​
      public void productPhoneSet() {
          System.out.println("生产HUAWEI手机套");
      }
  }

• ASUS手机：

  public class ASUSPhone implements Phone {
      public void productMobileScreen() {
          System.out.println("生产ASUS手机屏");
      }
  ​
      public void productPhoneShell() {
          System.out.println("生产ASUS手机外壳");
      }
  ​
      public void productPhoneSet() {
          System.out.println("生产ASUS手机套");
      }
  }

• HUAWEI电脑：

  public class HUAWEIComputer implements Computer {
      public void productMobileScreen() {
          System.out.println("生产HUAWEI电脑屏");
      }
  ​
      public void productPhoneShell() {
          System.out.println("生产HUAWEI电脑外壳");
      }
  ​
      public void productPhoneSet() {
          System.out.println("生产HUAWEI电脑套");
      }
  }

• ASUS电脑：

  public class ASUSComputer implements Computer {
      public void productMobileScreen() {
          System.out.println("生产ASUS电脑屏");
      }
  ​
      public void productPhoneShell() {
          System.out.println("生产ASUS电脑外壳");
      }
  ​
      public void productPhoneSet() {
          System.out.println("生产ASUS电脑套");
      }
  }

• 消费者：

  public class Consumer {
      public static void main(String[] args) {
  ​
          //消费者直接操作HUAWEI和ASUS的产品工厂
          HUAWEIProductFactory huaweiProductFactory = new HUAWEIProductFactory();
          ASUSProductFactory asusProductFactory = new ASUSProductFactory();
          
          //通过工厂生产手机和电脑
          //huawei电脑
          Computer huaweiComputer = huaweiProductFactory.productComputer();
          //asus手机
          Phone asusPhone = asusProductFactory.productPhone();
          
          //调用生产的手机和电脑中的方法，操作手机和电脑
          huaweiComputer.productMobileScreen();
          huaweiComputer.productPhoneShell();
          
          asusPhone.productPhoneShell();
          asusPhone.productPhoneSet();
      }
  }

• 优点：

  具体产品在应用层的代码隔离，无需关心创建的细节

  将同一系列的产品统一到一起创建

• 缺点：

  产品簇中扩展新的产品困难

  增加了系统的抽象性和理解难度

 

5、小结

• 简单工厂模式

  • 虽然没有实现开闭原则，但实际使用最多

• 工厂方法模式

  • 不修改已有类的前提下，可以增加新的工厂类进行扩展

• 抽象工厂模式

  • 不可以增加产品，可以增加产品族

• 三种模式对比

  • 代码复杂度：简单工厂模式 < 工厂方法模式 < 抽象工厂模式

  • 结构复杂度：简单工厂模式 < 工厂方法模式 < 抽象工厂模式

  • 编程复杂度：简单工厂模式 < 工厂方法模式 < 抽象工厂模式

  • 管理复杂度：简单工厂模式 < 工厂方法模式 < 抽象工厂模式

• 根据设计原则，应使用工厂方法模式

  根据实际业务，工厂方法模式使用最多

• 工厂模式应用场景：

  • JDK中的Calenda的getInstance()方法

  • JDBC中的Connection对象的获取

  • Spring中IOC容器创建管理bean对象

  • 反射中Class对象的newInstance()方法