Java设计模式——工厂模式

Posted 2022-06-11 Q-WHai

前言

  工厂模式是一种比较常见的创建模式。有时，可能你使用了工厂模式而你却还不知道你已经使用了它。至少我感觉下面说的第一种简单工厂模式，你是已经很熟悉了。并且是经常使用的。不信，就继续向下看。

 

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本文作者：Q-WHai
发表日期： 2016年4月14日
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简单工厂模式(Simple Factory Pattern)

  从简单的工厂模式开始说起的话，我们要知道工厂模式的目的是什么？工厂模式的目的在于程序的可扩展性。而对于简单工厂模式来说，它是为了让程序有一个更好地封装，降低程序模块之间的耦合程度。

  对于简单的工厂模式，其实也可以将其理解成为一个创建对象的工具类。工具类的形式，可以仿造如下代码编写：

 

public class SimpleFactory 

    public Object create(Class<?> clazz) 
        if (clazz.getName().equals(Plane.class.getName())) 
            return createPlane();
         else if (clazz.getName().equals(Broom.class.getName())) 
            return createBroom();
        
        
        return null;
    
    
    private Broom createBroom() 
        return new Broom();
    
    
    private Plane createPlane() 
        return new Plane();
    

测试代码如下：

 

public class FactoryTest 

    public static void main(String[] args) 
        // 简单工厂模式测试
        SimpleFactory simpleFactory = new SimpleFactory();
        Broom broom = (Broom) simpleFactory.create(Broom.class);
        broom.run();
    

正如之前所说的，简单的工厂模式，就是去创建一个创建对象的工具类。在这个工具类里面，我们就可以进行一些其他操作，比如对象的初始化。这样就避免了把对象初始化的大量代码(如果有大量代码的话)放在构造函数里了。

 

 

 

工厂方法模式(Factory Method Pattern)

之前说了简单的工厂模式，在简单的工厂模式里，我们创建了一个类似工具的类来创建相应的具体类对象。正因为其太过简单，有一点不成规范。所以，这里要对其做一些适当地封装。

我们来看一下工厂方法模式的定义吧。工厂方法模式定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化哪一个。工厂方法让类把实例化推迟到了子类。（定义摘自《Head First设计模式》）

图-1 工厂方法模式

抽象工厂：

我们的抽象工厂可以是类似这样的：

 

public abstract class VehicleFactory 
    public abstract Moveable create();

具体工厂：

代码就是这样简单而美好。而它有一个具体的实现工厂类：

 

public class BroomFactory extends VehicleFactory 

    @Override
    public Moveable create() 
        return new Broom();
    

这个具体的实现工厂告诉我们，这里可以通过 create() 方法来创建一个 Broom 对象。

我们可以这样来理解他们的关系：有一个大的工厂它就是 VehicleFactory，VehicleFactory工厂里又有很多生产车间，其中有一个就是 BroomFactory。我们的具体产品都是通过这些生产车间来负责生产的。

抽象产品接口：

说到了产品，我们可以先试想一下这些具体的产品都会有什么样的性质。我们可以这样来定义它们：

public interface Moveable 
    public void run();

具体产品：

嗯，这是一些可以run(移动)的产品。就 BroomFactory 生产车间而言，它负责生产 Broom。这个 Broom 是具有 Moveable 的属性。那么它的实现可以这样来写：

public class Broom implements Moveable 

    @Override
    public void run() 
        System.out.println("我是Broom.我在飞...");
    

功能测试：

我们有工厂，并且知道了工厂要生产的产品了。那么我们就来生产一个 Broom 来试试吧：

 

VehicleFactory factory = new BroomFactory();
Moveable moveable = factory.create();
moveable.run();

这样我就生产了一个 Broom 了。是不是 so easy？

 

 

抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)

 

 

从上面的工厂方法中的结构图中，我们可以看到其中的具体工厂A和B是两个完全独立的。两者除了都是抽象工厂的子类，没有任何其他的交集。

但是，如果我们有这样一个需求：具体工厂A和B需要生产一些同类型的不同产品。那么我们就可以试试抽象工厂模式。

我们来看看抽象工厂模式是怎么定义的：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。同样在下面的结构图中，我们可以更好地解释这一定义。我们的抽象工厂中包含一系列的去构造一个抽象产品的方法，而具体产品的实现则是放在了具体工厂（图中的A和B）中进行。

图-2 抽象工厂模式

现在我们看看代码中是如何实现的。

抽象工厂：

 

public abstract class AbstractFactory 

    public abstract Flyable createFlyable();
    
    public abstract Moveable createMoveable();
    
    public abstract Writeable createWriteable();

 

具体工厂：

从抽象工厂的代码中也可以看出，抽象工厂只是去“生产”一些抽象的东西。有点类似于底层机制的感觉。现在我们来看看具体工厂的实现。

public class Factory1 extends AbstractFactory 

    @Override
    public Flyable createFlyable() 
        return new Aircraft();
    

    @Override
    public Moveable createMoveable() 
        return new Car();
    

    @Override
    public Writeable createWriteable() 
        return new Pen();
    

 

抽象产品接口：

在具体工厂里，我们就可以生产一些具体的产品了。就是这里的Aircraft、Car、Pen。抽象的产品接口如下。

 

public interface Flyable 

    public void fly(int height);

 

具体产品：

具体的产品则是要去实现这个接口，并实现其中的方法，如下：

 

public class Aircraft implements Flyable 

    @Override
    public void fly(int height) 
        System.out.println("我是一架客运机，我目前的飞行高度为：" + height + "千米。");
    

 

功能测试：

有了这些东西，那么我们就来好好生产一些产品吧。

 

public class FactoryTest 

    public static void main(String[] args) 
        AbstractFactory factory = new Factory1();
        Flyable flyable = factory.createFlyable();
        flyable.fly(1589);
        
        Moveable moveable = factory.createMoveable();
        moveable.run(87.6);
        
        Writeable writeable = factory.createWriteable();
        writeable.write("Hello World.");
    

  现在让我们来看一下，结果是否跟我们想的一样吧。

 

 

图-3 抽象工厂模式运行结果图

 

 

 

总结

以上就是工厂模式的基本实现和详细说明。包括了简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式。我们可以基于需求来选择合适的工厂模式。下面给出本文的所有代码的GitHub链接。

 

GitHub源码链接

https://github.com/qwhai/design-pattern