设计模式之工厂模式

 在面向对象编程中, 最通常的方法是一个new操作符产生一个对象实例,new操作符就是用来构造对象实例的。但是在有些情况下, new操作符直接生成对象会带来一些问题。举例来说, 许多类型对象的创造需要一系列的步骤: 你可能需要计算或取得对象的初始设置; 选择生成哪个子对象实例; 或在生成你需要的对象之前必须先生成一些辅助功能的对象。 在这些情况,新对象的建立就是一个 “过程”，不仅是一个操作，像一部大机器中的一个齿轮传动。

工厂模式介绍：工厂模式专门负责将大量有共同接口的类实例化。工厂模式可以动态决定将哪一个类实例化，不必事先知道每次要实例化哪一个类。

工厂模式的几种形态：

（1）简单工厂（Simple Factory）模式，又称静态工厂方法模式（Static Factory Method Pattern）。
（2）工厂方法（Factory Method）模式，又称多态性工厂（Polymorphic Factory）模式或虚拟构造子（Virtual Constructor）模式；
（3）抽象工厂（Abstract Factory）模式，又称工具箱（Kit 或Toolkit）模式。

1.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，可以根据自变量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。

角色

（1）工厂类（Creator）角色：担任这个角色的是工厂方法模式的核心，含有与应用紧密相关的商业逻辑。工厂类在客户端的直接调用下创建产品对象，它往往由一个具体Java 类实现。
（2）抽象产品（Product）角色：担任这个角色的类是工厂方法模式所创建的对象的父类，或它们共同拥有的接口。抽象产品角色可以用一个Java 接口或者Java 抽象类实现。
（3）具体产品（Concrete Product）角色：工厂方法模式所创建的任何对象都是这个角色的实例，具体产品角色由一个具体Java 类实现。

适用环境：逻辑比较简单创建对象较少时，客户端不关心细节，只需要知道类型所对的参数时

举例：

现在有一个基于第三方人脸识别的需求，选择对象有百度和阿里，那么我们就能通过简单工厂方式实现

//首先定义一个人脸识别接口
public interface Face {
    void face();
}
//接下来我们让所有第三方接口都必须实现此接口
public class AliFace implements Face {
    @Override
    public void face() {
        System.out.println("我是阿里api！");
    }
}
public class BaiduFace implements Face {
    @Override
    public void face() {
        System.out.println("我是百度Api！");
    }
}
//测试
public static void main(String[] args) {
        String face ="ali";
        switch (face) {
            case "baidu":
                new BaiduFace().face();
            case "ali":
                 new AliFace().face();
            default:
                new Exception("没有该产品");
        }
    }

输出结果为 ：我是阿里api！

　　但是如果我们的选择如果多出一个腾讯第三方的话，就必须增加新的case，需要修改的地方表较多，不建议使用。

简单工厂模式的优缺点

优点：

（1）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，而仅仅“消费”产品；简单工厂模式通过这种做法实现了对责任的分割，它提供了专门的工厂类用于创建对象。
（2）客户端无需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。
（3）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：

（1）由于工厂类集中了所有产品创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响。
（2）使用简单工厂模式将会增加系统中类的个数，在一定程序上增加了系统的复杂度和理解难度。
（3）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。
（4）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。

2.工厂方法模式：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。Factory Method是一个类的实例化延迟到其子类。

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。这个核心类则摇身一变，成为了一个抽象工厂角色，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。

角色：

（1）抽象工厂（Creator）角色：担任这个角色的是工厂方法模式的核心，它是与应用程序无关的。任何在模式中创建对象的工厂类必须实现这个接口。在上面的系统中这个角色由Java 接口Creator 扮演；在实际的系统中，这个角色也常常使用抽象Java 类实现。
（2）具体工厂（Concrete Creator）角色：担任这个角色的是实现了抽象工厂接口的具体Java 类。具体工厂角色含有与应用密切相关的逻辑，并且受到应用程序的调用以创建产品对象。在本系统中给出了两个这样的角色，也就是具体Java 类ConcreteCreator1 和ConcreteCreator2。
（3）抽象产品（Product）角色：工厂方法模式所创建的对象的超类型，也就是产品对象的共同父类或共同拥有的接口。在本系统中，这个角色由Java 接口Product 扮演；在实际的系统中，这个角色也常常使用抽象Java 类实现。
（4）具体产品（Concrete Product）角色：这个角色实现了抽象产品角色所声明的接口。工厂方法模式所创建的每一个对象都是某个具体产品角色的实例。

适用环境：一个类不知道他所需要的类，一个类通过其子类来指定创建某一对象，客户端在使用时可以无需关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定

举例

//工厂方法为工厂类定义了接口，用多态来削弱了工厂类的职能
public interface FaceFactory {
    void face();
}
//定义Api接口
public interface FaceApi {
    void faceApi();
}
//实现Api
public class AliFace1 implements FaceApi{
    @Override
    public void faceApi() {
        System.out.println("我是阿里Api！");
    }
}
public class BaiduFace1 implements FaceApi {
    @Override
    public void faceApi() {
        System.out.println("我是百度Api！");
    }
}
//最后就是工厂方法的核心部分，也就是具体创建产品对象的具体工厂类，
public class BaiFatory implements FaceFactory {
    @Override
    public void face() {
        new BaiduFace1().faceApi();
    }
}
public class AliFactory implements FaceFactory{
    @Override
    public void face() {
        new AliFace1().faceApi();
    }
}
//测试
 public static void main(String[] args) {
        FaceFactory faceFactory=new BaiFatory();
        faceFactory.face();
    }

输出结果为：我是百度Api！

　　

工厂方法模式的优缺点

优点：
（1）在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无需关心创建细节，甚至无需知道具体产品类的类名。
（2）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。它能够使工厂可以自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，正是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。
（3）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，无需修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无需修改客户端，也无需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：
（1）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。
（2）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。

3.抽象工厂模式：抽象工厂模式提供一个创建一系列或相互依赖的对象的接口，而无需指定它们具体的类。

角色

抽象工厂模式涉及到的系统角色
（1）抽象工厂（AbstractFactory）角色：担任这个角色的是工厂方法模式的核心，它是与应用系统的商业逻辑无关的。通常使用Java 接口或者抽象Java 类实现，而所有的具体工厂类必须实现这个Java 接口或继承这个抽象Java 类。
（2）具体工厂类（Conrete Factory）角色：这个角色直接在客户端的调用下创建产品的实例。这个角色含有选择合适的产品对象的逻辑，而这个逻辑是与应用系统的商业逻辑紧密相关的。通常使用具体Java 类实现这个角色。
（3）抽象产品（Abstract Product）角色：担任这个角色的类是工厂方法模式所创建的对象的父类，或它们共同拥有的接口。通常使用Java 接口或者抽象Java 类实现这一角色。
（4）具体产品（Concrete Product）角色：抽象工厂模式所创建的任何产品对象都是某一个具体产品类的实例。这是客户端最终需要的东西，其内部一定充满了应用系统的商业逻辑。通常使用具体Java 类实现这个角色。

 适用环境

（1）一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节。这对于所有形态的工厂模式都是重要的；
（2）一个系统的产品有多于一个的产品族，而系统只消费其中某一族的产品；
（3）同属于同一个产品族的产品是在一起使用的，这一约束必须要在系统的设计中体现出来；
（4）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实现。

举例

//将百度和阿里 两个第三方定义成两个接口
public interface AliApi {
    void type();
}
public interface BaiduApi {
    void type();
}

//创建具体产品
public class AliUrlApi implements AliApi{
    @Override
    public void type() {
        System.out.println("我是阿里url格式APi");
    }
}
public class AliBase64Api implements AliApi {
    @Override
    public void type() {
        System.out.println("我是阿里Base64格式Api！");
    }
}
public class BaiduFileApi implements BaiduApi{
    @Override
    public void type() {
        System.out.println("我是百度file格式Api！");
    }
}

//然后定义一个工厂的行为接口
public interface Factory {
    void baidu();

    void ali();
}

//然后具体工厂类
public class FactoryA implements Factory {
    @Override
    public void baidu() {
        new BaiduFileApi().type();
    }

    @Override
    public void ali() {
    new AliUrlApi().type();
    }
}
public class FactoryB implements Factory {
    @Override
    public void baidu() {
        new BaiduFileApi().type();
    }

    @Override
    public void ali() {
        new AliBase64Api().type();
    }
}

//测试结果
public static void main(String[] args) {
        FactoryA factoryA =new FactoryA();
        factoryA.ali();
        factoryA.baidu();
    }

输出结果为：
我是阿里url格式APi
我是百度file格式Api！

　　

抽象工厂模式的优缺点

优点：

（1） 隔离了具体类的生成，使得用户不需要知道什么被创建了。
（2） 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。

缺点：

（1）添加新的产品对像时，难以扩展抽象工厂以便生产新种类的产品。