详细解读设计模式中的工厂模式

Java极客技术

发布于 2024-07-31 17:30:36

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发布于 2024-07-31 17:30:36

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昨天我们说了关于Java中的单例模式，以及Spring中单例模式的应用，今天了不起就和大家来聊一下关于工厂模式的相关内容。

工厂模式

Java中的工厂模式（Factory Pattern）是一种创建型设计模式，它提供了一种创建对象的最佳方式，而不需要在代码中显式指定所要创建的具体类。工厂模式的主要目的是将对象的创建与使用分离，从而减少类之间的耦合度，并使得软件结构更加灵活、可扩展。

工厂模式的核心思想

抽象工厂类：定义一个用于创建对象的接口，但让子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。
具体工厂类：提供具体对象创建的实现，负责实例化产品类。
抽象产品类：定义一个产品的接口，是工厂方法所创建的对象的超类型，也就是工厂方法所返回的类型。
具体产品类：实现了抽象产品接口的具体类。

工厂模式的类型

工厂模式主要分为三种类型：简单工厂模式（Simple Factory Pattern）、工厂方法模式（Factory Method Pattern）和抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）。

简单工厂模式（Static Factory Method）

简单工厂模式并不属于GoF的23种设计模式之一，但它常被用作引入工厂模式概念的起点。简单工厂模式通过一个工厂类来创建具体的产品实例，通常使用静态方法来实现。

优点：

实现了对象的创建和使用的分离。
客户端不需要知道具体产品的类名，只需要知道对应的参数即可。

缺点：

工厂类集中了所有产品的创建逻辑，违反了高内聚责任分配原则。
增加新产品时需要修改工厂类的判断逻辑，违背了开闭原则。

工厂方法模式（Factory Method）

工厂方法模式定义了一个创建对象的接口，但让子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。

抽象产品类（Product）

public interface Product {  
    void use();  
}

具体产品类（ConcreteProductA, ConcreteProductB）

public class ConcreteProductA implements Product {  
    @Override  
    public void use() {  
        System.out.println("Using ConcreteProductA");  
    }  
}  
  
public class ConcreteProductB implements Product {  
    @Override  
    public void use() {  
        System.out.println("Using ConcreteProductB");  
    }  
}

抽象工厂类（Creator）

public abstract class Creator {  
    public abstract Product factoryMethod();  
  
    // 模板方法  
    public void someOperation() {  
        Product product = factoryMethod();  
        product.use();  
    }  
}

具体工厂类（ConcreteCreatorA, ConcreteCreatorB）

public class ConcreteCreatorA extends Creator {  
    @Override  
    public Product factoryMethod() {  
        return new ConcreteProductA();  
    }  
}  
  
public class ConcreteCreatorB extends Creator {  
    @Override  
    public Product factoryMethod() {  
        return new ConcreteProductB();  
    }  
}

客户端代码

public class Client {  
    public static void main(String[] args) {  
        Creator creatorA = new ConcreteCreatorA();  
        creatorA.someOperation(); // 输出: Using ConcreteProductA  
  
        Creator creatorB = new ConcreteCreatorB();  
        creatorB.someOperation(); // 输出: Using ConcreteProductB  
    }  
}

优点：

用户只需要知道具体工厂类的类型，就可以得到所需要的产品，无须知道具体产品类的类名。
符合开闭原则，新增一种产品时，只需要增加相应的具体产品类和具体工厂类即可，原有代码无须修改。

缺点：

每增加一个产品，就需要增加一个具体产品类和一个具体工厂类，增加了系统的复杂度。

抽象工厂模式（Abstract Factory）

抽象工厂模式提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。

抽象产品类（AbstractProductA, AbstractProductB）

public interface AbstractProductA {  
    void use();  
}  
  
public interface AbstractProductB {  
    void anotherMethod();  
}

具体产品类（ConcreteProductA1, ConcreteProductA2, ConcreteProductB1, ConcreteProductB2）

public class ConcreteProductA1 implements AbstractProductA {  
    @Override  
    public void use() {  
        System.out.println("Using ConcreteProductA1");  
    }  
}  
  
public class ConcreteProductA2 implements AbstractProductA {  
    @Override  
    public void use() {  
        System.out.println("Using ConcreteProductA2");  
    }  
}  
  
// 同理实现 ConcreteProductB1 和 ConcreteProductB2

抽象工厂类（AbstractFactory）

public interface AbstractFactory {  
    AbstractProductA createProductA();  
    AbstractProductB createProductB();  
}

具体工厂类（ConcreteFactory1, ConcreteFactory2）

public class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {  
    @Override  
    public AbstractProductA createProductA() {  
        return new ConcreteProductA1();  
    }  
  
    @Override  
    public AbstractProductB createProductB() {  
        return new ConcreteProductB1();  
    }  
}  
  
// 同理实现 ConcreteFactory2

客户端代码

public class Client {  
    public static void main(String[] args) {  
        AbstractFactory factory1 = new ConcreteFactory1();  
        AbstractProductA productA1 = factory1.createProductA();  
        productA1.use(); // 输出: Using ConcreteProductA1  
  
        AbstractProductB productB1 = factory1.createProductB();  
        // 假设有 anotherMethod 的实现  
        // productB1.anotherMethod();  
  
        // 可以根据需要使用 ConcreteFactory2 来创建不同的产品族  
    }  
}

优点：