【设计模式】工厂模式

工厂模式（Factory Pattern）是 Java 中最常用的设计模式之一。这种类型的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。

在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。

简单工厂也称为静态工厂，一般可以用静态方法（类方法）来获取对象。

基本介绍

• 意图：定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。

• 主要解决：主要解决接口选择的问题。

• 何时使用：我们明确地计划不同条件下创建不同实例时。

• 如何解决：让其子类实现工厂接口，返回的也是一个抽象的产品。

• 关键代码：创建过程在其子类执行。

• 应用实例：
  • 您需要一辆汽车，可以直接从工厂里面提货，而不用去管这辆汽车是怎么做出来的，以及这个汽车里面的具体实现。
  • Hibernate 换数据库只需换方言和驱动就可以。
• 优点：
  • 一个调用者想创建一个对象，只要知道其名称就可以了。
  • 扩展性高，如果想增加一个产品，只要扩展一个工厂类就可以。
  • 屏蔽产品的具体实现，调用者只关心产品的接口。

• 缺点：每次增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对象实现工厂，使得系统中类的个数成倍增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，同时也增加了系统具体类的依赖。这并不是什么好事。

• 使用场景：
  • 日志记录器：记录可能记录到本地硬盘、系统事件、远程服务器等，用户可以选择记录日志到什么地方。
  • 数据库访问，当用户不知道最后系统采用哪一类数据库，以及数据库可能有变化时。
  • 设计一个连接服务器的框架，需要三个协议，"POP3"、"IMAP"、"HTTP"，可以把这三个作为产品类，共同实现一个接口。

注意事项：作为一种创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象，特别是只需要通过 new 就可以完成创建的对象，无需使用工厂模式。如果使用工厂模式，就需要引入一个工厂类，会增加系统的复杂度。

概括

工厂模式（Factory Pattern）是 Java 中最常用的设计模式之一。这种类型的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。

在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。

1. 简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式。
2. 简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为(代码)
3. 在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会使用到工厂模式。

一句话概括工厂模式

• 简单工厂：一个工厂类，一个产品抽象类。
• 工厂方法：多个工厂类，一个产品抽象类。
• 抽象工厂：多个工厂类，多个产品抽象类。

生活中的工厂模式

• 简单工厂类：一个麦当劳店，可以生产多种汉堡。
• 工厂方法类：一个麦当劳店，可以生产多种汉堡。一个肯德基店，也可以生产多种汉堡。
• 抽象工厂类：百胜餐饮集团下有肯德基和百事公司，肯德基生产汉堡，百事公司生成百事可乐。

其实工厂模式就如它的名字一般，是个密不透风的工厂。我们只需要把我们需要的清单交给它，他就能做出相应的物品给我们，而不需要我们亲力亲为，亲手去制造物品。如 我们需要汽车 car，我们不需要自己new Car()创建一个汽车对象，而是只需要将 "car"（枚举字符串）这种清单交给工厂就可以了。

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类图：

角色分析：

1. Product：是产品接口
2. Product1、2、3：是具体产品
3. Factory：是工厂类，里面有静态方法 createProduct()，负责创建不同的产品。

我的理解

其实工厂模式就如它的名字一般，是个密不透风的工厂。我们只需要把我们需要的清单交给它，他就能做出相应的物品给我们，而不需要我们亲力亲为，亲手去制造物品。如 我们需要汽车 car，我们不需要自己new Car()创建一个汽车对象，而是只需要将 "car"（枚举字符串）这种清单交给工厂就可以了。

比如说有个饭馆，会做上百种菜，饭馆里面的老板，还有老顾客，他们当然都知道这个饭馆到底卖哪些菜。但是来了一个新来的顾客 他一时间当然不知道这个饭馆到底卖哪些菜，这样的话，我们就需要一个菜单来将这些菜的创建给聚合起来，方便管理与查找。不然的话，上百种菜零零散散 很难管理。
不然的话，新顾客需要点菜就必须得依赖每一种菜他才能点，所以我们需要简单工厂来帮我们管理、解耦。

比如说我们这个系统需要一个外卖系统和一个现场购买系统，这两个系统都需要创建披萨，如果重复创建会带来很多冗余，所以需要工厂。

工厂也可以充当一个缓冲层来用，将来如果有什么变化的话，工厂可以起到缓冲的作用，避免因为变化而使系统出现错误，
因为缓冲，底层代码的修改可以不影响到顶层代码的功能。

这是一个树形的创建型设计模式，和包的作用一样，希望用到什么功能就去哪个功能的工厂去找。

个人感觉，这些工厂，抽象工厂，都是为了让类的声明、对象的构造更有层次感，就好像树形图一样，以抽象工厂为根，以不同工厂为枝叶，以工厂的产品为叶子。不然一下这个类，一下那个类，会很凌乱。

应用实例

看一个具体的需求
看一个披萨的项目：要便于披萨种类的扩展，要便于维护

1. 披萨的种类很多(比如 GreekPizz、CheesePizz 等)
2. 披萨的制作有 prepare，bake, cut, box
3. 完成披萨店订购功能。

使用传统方式

1. 思路分析(类图)
   

2. 编写 OrderPizza.java 去订购需要的各种 Pizza

public class OrderPizza {
    public static void main(String[] args) {

        //我们需要什么披萨就创建什么披萨
        //创建芝士披萨
        Pizza pizza = new CheesePizza();
        //Pizza pizza = new PepperPizza();
        //Pizza pizza = new GreekPizza();
    }
}

传统的方式的优缺点：

1. 优点：比较好理解，简单易操作。
2. 缺点：如果我们有几十种不同的披萨，我们程序员就要硬生生记住这些不同的披萨类名，还不能出错。
   若服务器中披萨的类名一改，我们客户端使用的披萨类名也要改。

改进的思路分析：

• 分析：修改代码可以接受，但是如果我们在其它的地方也有创建 Pizza 的代码，就意味着，也需要修改，而创建 Pizza
  的代码，往往有多处。
• 思路：把创建 Pizza 对象封装到一个类中，这样我们有新的 Pizza 种类时，只需要修改该类就可，其它有创建到 Pizza
  对象的代码就不需要修改了。 => 简单工厂模式

使用简单工厂模式

简单工厂模式的设计方案: 定义一个可以实例化 Pizaa 对象的类，封装创建对象的代码。
简单工厂模式 也叫 静态工厂模式，可以将方法静态化为类方法，直接用类调用。

类图：

代码示例：

package com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.order;

import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.CheesePizza;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.GreekPizza;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.PepperPizza;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;


//简单工厂类
public class SimpleFactory {

    //更加 orderType 返回对应的 Pizza 对象
    public Pizza createPizza(String orderType) {

        Pizza pizza = null;

        System.out.println("使用简单工厂模式");
        if (orderType.equals("greek")) {
            pizza = new GreekPizza();
            pizza.setName(" 希腊披萨 ");
        } else if (orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new CheesePizza();
            pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
        } else if (orderType.equals("pepper")) {
            pizza = new PepperPizza();
            pizza.setName("胡椒披萨");
        }

        return pizza;
    }

    //简单工厂模式 也叫 静态工厂模式
    public static Pizza createPizza2(String orderType) {

        Pizza pizza = null;

        System.out.println("使用简单工厂模式 2");
        if (orderType.equals("greek")) {
            pizza = new GreekPizza();
            pizza.setName(" 希腊披萨 ");
        } else if (orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new CheesePizza();
            pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
        } else if (orderType.equals("pepper")) {
            pizza = new PepperPizza();
            pizza.setName("胡椒披萨");
        }

        return pizza;
    }
}

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优化：
我看到网上有很多用反射来使披萨不用去一个一个 if-else。

其实使用反射是一种不错的办法，但反射也是从类名反射而不能从类反射！

先看一下工厂模式是用来干什么的——属于创建模式，解决子类创建问题的。换句话来说，调用者并不知道运行时真正的类名，只知道从“Circle"可以创建出一个shape接口的类，至于类的名称是否叫'Circle"，调用者并不知情。所以真正的对工厂进行扩展的方式（防止程序员调用出错）可以考虑使用一个枚举类（防止传入参数时，把circle拼写错误）。

如果调用者参肯定类型是Circle的话，那么其工厂没有存在的意义了！

比如 IShape shape = new Circle();这样不是更好？也就是说调用者有了Circle这个知识是可以直接调用的，根据DP（迪米特法则）其实调用者并不知道有一个Circle类的存在，他只需要知道这个IShape接口可以计算圆面积，而不需要知道；圆这个类到底是什么类名——他只知道给定一个”circle"字符串的参数,IShape接口可以自动计算圆的面积就可以了！

其实在.net类库中存在这个模式的的一个典型的。但他引入的另一个概念“可插入编程协议”。

那个就是WebRequest req = WebRequest.Create("http://ccc......");可以自动创建一个HttpWebRequest的对象，当然，如果你给定的是一个ftp地址，他会自动创建一个FtpWebRequest对象。工厂模式中着重介绍的是这种通过某个特定的参数，让你一个接口去干对应不同的事而已！而不是调用者知道了类！

比如如果圆的那个类名叫"CircleShape“呢？不管是反射还是泛型都干扰了你们具体类的生成！其实这个要说明的问题就是这个，调用者（clinet)只知道IShape的存在，在创建时给IShape一个参数"Circle",它可以计算圆的面积之类的工作，但是为什么会执行这些工作，根据迪米特法则，client是不用知道的。

我想问一下那些写笔记的哥们，如果你们知道了泛型，那么为什么不直接使用呢？干吗还需要经过工厂这个类呢？不觉得多余了吗？

如果，我只是说如果，如果所有从IShape继承的类都是Internal类型的呢？而client肯定不会与IShape一个空间！这时，你会了现你根本无法拿到这个类名！

Create时使用注册机制是一种简单的办法，比如使用一个枚举类，把功能总结到一处。而反射也是一种最简单的办法，调用者输入的名称恰是类名称或某种规则时使用，比如调用者输入的是Circle，而类恰是CircleShape，那么可以通过输入+”Shape"字符串形成新的类名，然后从字符串将运行类反射出来！

工厂的创建行为，就这些作用，还被你们用反射或泛型转嫁给了调用者（clinet)，那么，这种情况下，要工厂类何用？！

使用枚举类优化

优化一

增加枚举类

public enum PizzaType {
    GREEKPIZZA,
    CHEESEPIZZA,
    PEPPERPIZZA
}

修改工厂类的工厂方法，个人建议工厂方法应该是静态方法或者采用单例模式：

public class SimpleFactory {
    public static Pizza createPizza(PizzaType type) {
        switch(type) {
            case GREEKPIZZA:
                return new GreekPizza();
            case CHEESEPIZZA:
                return new CheesePizza();
            case PEPPERPIZZA:
                return new PepperPizza();
            default:
                throw new UnknownTypeException();
        }
    }
}

最后是使用示例：

public class FactoryPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //获取 GreekPizza 的对象
        Pizza pizza1 = SimpleFactory.createPizza(PizzaType.GREEKPIZZA);
    }
}

优化二

public enum Factory {
    //使用构造方法，构造枚举类型对象
    GREEKPIZZA(new GreekPizza(),"GREEKPIZZA"),
    CHEESEPIZZA(new CheesePizza(),"CHEESEPIZZA"),
    PEPPERPIZZA(new PepperPizza(),"PEPPERPIZZA");
    
    // 成员变量，上面的构造方法就取决于这些成员变量
    private Pizza pizza;  
    private String name;  
    
    // 普通方法  
    public static Shape getPizza(String name) {  
        for (Factory c : Factory.values()) {  
            if (c.name == name) {  
                return c.pizza;  
            }  
        }  
        return null;  
    } 

    // 构造方法  
    private Factory(Pizza pizza, String name) {  
        this.pizza = pizza;  
        this.name = name;  
    } 
    public String getName() {
        return name;
    }
    public Pizza getPizza() {
        return pizza;
    }
    public void setPizza(Pizza pizza) {
        this.pizza = pizza;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

public class FactoryPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //获取 GreekPizza 的对象
        /*使用枚举类*/
        Pizza pizza1 = Factory.getPizza("GREEKPIZZA");
        Pizza pizza2 = Factory.getPizza("CHEESEPIZZA");
        Pizza pizza3 = Factory.getPizza("PEPPERPIZZA");
    }
}

工厂模式小结

1. 工厂模式的意义：
   将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性。
2. 三种工厂模式（简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式）
3. 设计模式的依赖抽象原则
   • 创建对象实例时，不要直接 new 类, 而是把这个 new 类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的引用。
   • 不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现 interface（接口）
   • 不要覆盖基类中已经实现的方法。