Java设计模式—工厂方法模式&抽象工厂模式

工厂方法模式与抽象工厂模式都是设计模式中重要而且常见的模式。

      工厂方法模式：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

通用类图如下：

        在工厂方法模式中，抽象产品类Product负责定义产品的共性，实现对事物最抽象的定义；Creator为抽象创建

类，也就是抽象工厂，具体如何创建产品类是由具体的实现工厂ConcreteCreator完成的。

工厂方法模式的扩展方式有很多种，下边是工厂方法模式一个比较实用的源代码：

抽象产品类：

public abstract class Product {    
     //产品类的公共方法
     public void method1(){
             //业务逻辑处理
     }  
     //抽象方法
     public abstract void method2();    
}

具体的产品类可以有多个，都继承于抽象产品类。

public class ConcreteProduct1 extends Product {
     public void method2() {
             //业务逻辑处理
     }
}
public class ConcreteProduct2 extends Product {
     public void method2() {
             //业务逻辑处理
     }
}

抽象工厂类负责定义产品对象的产生：

public abstract class Creator {    
     /*
      * 创建一个产品对象，其输入参数类型可以自行设置
      * 通常为String、Enum、Class等，当然也可以为空
      */        
     public abstract <T extends Product> T createProduct(Class<T> c);
}

具体如何产生一个产品的对象，是由具体的工厂类实现的：

public class ConcreteCreator extends Creator {     
     public <T extends Product> T createProduct(Class<T> c){
             Product product=null;
             try {
                    product = (Product)Class.forName(c.getName()).newInstance();
             } catch (Exception e) {
                    //异常处理
             }
             return (T)product;         
     }
}

场景类如下所示：

public class Client {
     public static void main(String[] args) {
             Creator creator = new ConcreteCreator();
             Product product = creator.createProduct(ConcreteProduct1.class);
             /*
              * 继续业务处理
              */
     }
}

该通用代码是一个比较实用、易扩展的框架。

工厂方法模式的优点：

（1）良好的封装性，代码结构清晰。一个对象创建是有条件约束的，如一个调用者需要一个具体的产品对象，只要

知道这个产品的类名（或约束字符串）就可以了，不用知道创建对象的艰辛过程，降低模块间的耦合。

（2）工厂方法模式的扩展性非常优秀。在增加产品类的情况下，只要适当地修改具体的工厂类或扩展一个工厂类，

就可以完成“拥抱变化”。

（3）屏蔽产品类。这一特点非常重要，产品类的实现如何变化，调用者都不需要关心，它只需要关心产品的接口，

只要接口保持不变，系统中的上层模块就不要发生变化。因为产品类的实例化工作是由工厂类负责的，一个产品对象

具体由哪一个产品生成是由工厂类决定的。

使用场景：

       首先，工厂方法模式是new一个对象的替代品，所以在所有需要生成对象的地方都可以使用，但是需要慎重地考

虑是否要增加一个工厂类进行管理，增加代码的复杂度。

工厂方法模式的扩展：

（1）简单工厂模式

当一个模块只需要一个工工厂类时，我们可以将抽象工厂类kill掉，然后将具体工厂类中制造产品的方法前面加static

关键字，则，工厂方法模式就变为了简单工厂模式。

         该模式是工厂方法模式的弱化，因为简单，所以称为简单工厂模式（Simple Factory Pattern），也叫做静态工

厂模式。在实际项目中，采用该方法的案例还是比较多的，其缺点是工厂类的扩展比较困难，不符合开闭原则，但它

仍然是一个非常实用的设计模式。

（2）多工厂模式

当遇到一个复杂的项目，初始化一个对象很费事的时候，我们可以使用多工厂模式，即一个工厂只生产特定的某种产

品，实现了单一职责。

        每一个产品类都对应了一个创建类，好处就是创建类的职责清晰，而且结构简单，但是给可扩展性和可维护性带

来了一定的影响。为什么这么说呢？如果要扩展一个产品类，就需要建立一个相应的工厂类，这样就增加了扩展的难

度。因为工厂类和产品类的数量相同，维护时需要考虑两个对象之间的关系。
       当然，在复杂的应用中一般采用多工厂的方法，然后再增加一个协调类，避免调用者与各个子工厂交流，协调类

的作用是封装子工厂类，对高层模块提供统一的访问接口。

抽象工厂模式

抽象工厂模式是一种比较常用的模式。

其定义如下：

为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口，而且无须指定它们的具体类。

通用类图如下：

          抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，在有多个业务品种、业务分类时，通过抽象工厂模式产生需要的

对象是一种非常好的解决方式。我们来看看抽象工厂的通用源代码，首先有两个互相影响的产品线（也叫做产族），

例如制造汽车的左侧门和右侧门，这两个应该是数量相等的——两个对象之间的约束，每个型号的车门都是不

一样的，这是产品等级结构约束的，我们先看看两个产品族的类图，如下所示：

注意类图上的圈圈、框框相对应，两个抽象的产品类可以有关系，例如共同继承或实现一个抽象类或接口。

通用源代码如下：

//抽象产品类
public abstract class AbstractProduct A {   
     //每个产品共有的方法
     public void shareMethod(){
     }
     //每个产品相同方法，不同实现
     public abstract void doSomething();
}

产品A1的实现类

public class ProductA1 extends AbstractProductA {
     public void doSomething() {
             System.out.println("产品A1的实现方法");
     }
}

产品A2的实现类
public class ProductA2 extends AbstractProductA {
     public void doSomething() {
             System.out.println("产品A2的实现方法");
     }
}

产品B与此类似，不再赘述。

抽象工厂类
public abstract class AbstractCreator {
     //创建A产品家族
     public abstract AbstractProductA createProductA(); 
     //创建B产品家族
     public abstract AbstractProductB createProductB();
}

注意：有N个产品族，在抽象工厂类中就应该有N个创建方法。

产品等级1的实现类
public class Creator1 extends AbstractCreator {    
     //只生产产品等级为1的A产品
     public Abstract ProductA createProductA() { 
             return new ProductA1();
     }
     //只生产产品等级为1的B产品
     public AbstractProductB createProductB() {
             return new ProductB1();
     }
}

产品等级2的实现类
public class Creator2 extends AbstractCreator {    
     //只生产产品等级为2的A产品
     public AbstractProductA createProductA() { 
             return new ProductA2();
     }
     //只生产产品等级为2的B产品
     public AbstractProductB createProductB() {
             return new ProductB2();
     }
}

注意：M个实现工厂类，在每个实现工厂中，实现不同产品族的生产任务。

场景类如下：

public class Client {
     public static void main(String[] args) {
             //定义出两个工厂
             Abstract Creator creator1 = new Creator1();
             Abstract Creator creator2 = new Creator2();
             //产生A1对象
             AbstractProductA a1 =  creator1.createProductA();
             //产生A2对象
             AbstractProductA a2 = creator2.createProductA();
             //产生B1对象
             AbstractProductB b1 = creator1.createProductB();
             //产生B2对象
             AbstractProductB b2 = creator2.createProductB();
             /*
              * 然后在这里就可以为所欲为了...
              */
     }
}

抽象工厂模式的优点：

● 封装性。

         每个产品的实现类不是高层模块要关心的，它要关心的是什么？是接口，是抽象，它不关心对象是如何创建出

来，这由谁负责呢？工厂类，只要知道工厂类是谁，我就能创建出一个需要的对象，省时省力，优秀设计就应该如

此。

● 产品族内的约束为非公开状态。

缺点：
       抽象工厂模式的最大缺点就是产品族扩展非常困难，为什么这么说呢？我们以通用代码为例，如果要增加一个产

品C，也就是说产品家族由原来的2个增加到3个，看看我们的程序有多大改动吧！抽象类AbstractCreator要增加一个

方法createProductC()，然后两个实现类都要修改，想想看，这严重违反了开闭原则，而且我们一直说明抽象类和接

口是一个契约。改变契约，所有与契约有关系的代码都要修改，那么这段代码叫什么？叫“有毒代码”，——只要与这

段代码有关系，就可能产生侵害的危险！

两种设计模式的区别：

        区别在于产品，如果产品单一，最合适用工厂模式，但是如果有多个业务品种、业务分类时，通过抽象工

厂模式产生需要的对象是一种非常好的解决方式。再通俗深化理解下：工厂模式针对的是一个产品等级结构 ，

抽象工厂模式针对的是面向多个产品等级结构的。

工厂方法模式与抽象工厂模式对比：

工厂方法模式	抽象工厂模式
针对的是一个产品等级结构	针对的是面向多个产品等级结构
一个抽象产品类	多个抽象产品类
可以派生出多个具体产品类	每个抽象产品类可以派生出多个具体产品类
一个抽象工厂类，可以派生出多个具体工厂类	一个抽象工厂类，可以派生出多个具体工厂类
每个具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例	每个具体工厂类可以创建多个具体产品类的实例

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