设计模式学习总结(三)--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。

简单工厂模式

定义

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，可以理解为是不同工厂模式的一个特殊实现。

实例

需求：以学习课程为例

课程抽象类：

public interface ICourse {
    void learn();
}

Java 课程：

public class JavaCourse implements ICourse {
    @Override
    public void learn() {
        System.out.println("正在学习 Java ......");
    }
}

Mysql 课程：

public class MysqlCourse implements ICourse {
    @Override
    public void learn() {
        System.out.println("正在学习 Mysql ......");
    }
}

课程工厂类:

public class CourseFactory {

    public static final int COURSE_JAVA = 1;
    public static final int COURSE_MYSQL = 2;

    public ICourse getCourse(int courseType) {
        switch (courseType) {
            case COURSE_JAVA:
                return new JavaCourse();
            case COURSE_MYSQL:
                return new MysqlCourse();
            default:
                return null;
        }
    }
}

学习 Java 课程：

public static void main(String[] args) {
    CourseFactory factory = new CourseFactory();
    ICourse course = factory.getCourse(CourseFactory.COURSE_JAVA);
    course.learn();
}

优缺点

• 优点：简单工厂模式能够根据外界给定的信息，决定究竟应该创建哪个具体类的对象。明确区分了各自的职责和权力，有利于整个软件体系结构的优化。

• 缺点：很明显工厂类集中了所有实例的创建逻辑，容易违反 GRASPR 的高内聚的责任分配原则

工厂方法模式

定义

工厂方法模式是简单工厂模式的衍生，解决了许多简单工厂模式的问题。首先完全实现 开－闭 原则，实现了可扩展。其次更复杂的层次结构，可以应用于产品结果复杂的场合。

在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有的产品的创建，而是将具体创建的工作交给子类去做。该核心类成为一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂子类必须实现的接口，而不接触哪一个产品类应当被实例化这种细节。

实例

以上面的课程为例，我们将工厂对象变为接口：

public interface ICourseFactory {

    ICourse getCourse();

}

实现两个课程各自的工厂：

public class JavaCourseFactory implements ICourseFactory {
    @Override
    public ICourse getCourse() {
        return new JavaCourse();
    }
}

public class MysqlCourseFactory implements ICourseFactory {
    @Override
    public ICourse getCourse() {
        return new MysqlCourse();
    }
}

测试类调用：

public static void main(String[] args) {
    ICourseFactory factory;
    // 学习 java
    factory = new JavaCourseFactory();
    ICourse javaCourse = factory.getCourse();
    javaCourse.learn();
    // 学习 Mysql
    factory = new MysqlCourseFactory();
    ICourse mysqlCourse = factory.getCourse();
    mysqlCourse.learn();
}

优缺点

优点：

• 屏蔽产品类。产品类的实现如何变化，调用者都不需要关心，只需关心产品的接口，只要接口保持不变，系统中的上层模块就不会发生变化。

• 典型的解耦框架。高层模块只需要知道产品的抽象类，其他的实现类都不需要关心，符合迪米特法则，符合依赖倒置原则，符合里氏替换原则。

• 多态性：客户代码可以做到与特定应用无关，适用于任何实体类。

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。
• 由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度，且在实现时可能需要用到 DOM、反射等技术，增加了系统的实现难度。

抽象工厂模式

定义

为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口，而且无需指定他们的具体类。

抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，他用来创建一组相关或者相互依赖的对象。他与工厂方法模式的区别就在于，工厂方法模式针对的是一个产品等级结构；而抽象工厂模式则是针对的多个产品等级结构。在编程中，通常一个产品结构，表现为一个接口或者抽象类，也就是说，工厂方法模式提供的所有产品都是衍生自同一个接口或抽象类，而抽象工厂模式所提供的产品则是衍生自不同的接口或抽象类。

在抽象工厂模式中，有一个产品族的概念：所谓的产品族，是指位于不同产品等级结构中功能相关联的产品组成的家族。抽象工厂模式所提供的一系列产品就组成一个产品族；而工厂方法提供的一系列产品称为一个等级结构。

实例

针对一门课程除了学习外，我们应该还要有输出笔记操作，我们来实现下笔记对象。

增加笔记接口

public interface INote {

    void write();

    void read();

}

具体笔记实现:

public class JavaNote implements INote {
    @Override
    public void write() {
        System.out.println("写 Java 笔记");
    }

    @Override
    public void read() {
        System.out.println("读 Java 笔记");
    }
}

public class MysqlNote implements INote {
    @Override
    public void write() {
        System.out.println("写 Mysql 笔记");
    }

    @Override
    public void read() {
        System.out.println("读 Mysql 笔记");
    }
}

修改工厂接口：

public interface ICourseFactory {

    ICourse getCourse();

    INote getNote();
}

工厂实现：

public class JavaCourseFactory implements ICourseFactory {
    @Override
    public ICourse getCourse() {
        return new JavaCourse();
    }

    @Override
    public INote getNote() {
        return new JavaNote();
    }
}

public class MysqlCourseFactory implements ICourseFactory {
    @Override
    public ICourse getCourse() {
        return new MysqlCourse();
    }

    @Override
    public INote getNote() {
        return new MysqlNote();
    }
}

测试类：

public static void main(String[] args) {
    ICourseFactory factory;
    // 学习 java
    factory = new JavaCourseFactory();
    ICourse javaCourse = factory.getCourse();
    javaCourse.learn();
    INote javaNote = factory.getNote();
    javaNote.read();
    // 学习 Mysql
    factory = new MysqlCourseFactory();
    ICourse mysqlCourse = factory.getCourse();
    mysqlCourse.learn();
    INote mysqlNote = factory.getNote();
    mysqlNote.read();
}

优缺点

优点:

抽象工厂模式除了具有工厂方法模式的优点外，最主要的优点就是可以在类的内部对产品族进行约束。所谓的产品族，一般或多或少的都存在一定的关联，抽象工厂模式就可以在类内部对产品族的关联关系进行定义和描述，而不必专门引入一个新的类来进行管理。

缺点:

产品族的扩展将是一件十分费力的事情，假如产品族中需要增加一个新的产品，则几乎所有的工厂类都需要进行修改。所以使用抽象工厂模式时，对产品等级结构的划分是非常重要的。