聊聊工厂模式的那些事

Posted 2022-11-28 姓chen的大键哥

工厂模式

实现了创建者和调用者的分离。在创建一个对象时不向客户暴露内部细节，并提供一个创建对象的通用接口。

核心本质

实例化对象，用工厂方法代替new操作。
将选择实现类、创建对象统一管理和控制。从而将调用者跟我们的实现类解耦。

详细分类

• 简单工厂模式：用来生产同一等级结构中的任意产品。（对于增加新的产品，需要修改已有代码）
• 工厂方法模式：用来生产同一等级结构中的固定产品。（支持增加任意产品）
• 抽象工厂模式：用来生产不同产品族的全部产品。（对于增加新的产品，无能为力；支持增加产品族）

简单工厂模式

简单工厂模式也叫静态工厂模式，就是工厂类一般是使用静态方法，通过接收的参数的不同来返回不同的对象实例。
对于增加新产品无能为力！不修改代码的话，是无法扩展的。

简单工厂模式的代码如下

//汽车工厂类
public class CarFactory 
	public static  Car createCar(String type)
		if("奥迪".equals(type))
			return new Audi();
		else if("奔驰".equals(type))
			return new Benz();
		else
			return null;
		
	

汽车接口

public interface Car 
	void run();

两个汽车接口实现类

public class Audi implements Car 
	@Override
	public void run() 
		System.out.println("奥迪再跑！");
	


public class Benz implements Car 
	@Override
	public void run() 
		System.out.println("奔驰再跑！");
	

客户端类

//调用者
public class Client02    
	public static void main(String[] args) 
		Car c1 =CarFactory.createCar("奥迪");
		Car c2 = CarFactory.createCar("奔驰");
		c1.run();
		c2.run();
	

UML图如下

工厂方法

为了避免简单工厂模式的缺点，不完全满足OCP。
工厂方法模式和简单工厂模式最大的不同在于，简单工厂模式只有一个（对于一个项目或者一个独立模块而言）工厂类，而工厂方法模式有一组实现了相同接口的工厂类。
工厂方法定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化哪个类。工厂方法把实例化操作推迟到子类。
具体栗子如下所示
//汽车接口以及对应的实现类

public interface Car 
	void run();


public class Audi implements Car 
	@Override
	public void run() 
		System.out.println("奥迪在跑！");
	


public class Byd implements Car 
	@Override
	public void run() 
		System.out.println("比亚迪在跑！");
	

工厂接口以及对应的实现类

public interface CarFactory 
	Car createCar();


public class AudiFactory implements CarFactory 
	@Override
	public Car createCar() 
		return new Audi();
	


public class BydFactory implements CarFactory 
	@Override
	public Car createCar() 
		return new Byd();
	

客户端类

public class Client 
	public static void main(String[] args) 
		Car c1 = new AudiFactory().createCar();
		Car c2 = new BydFactory().createCar();
		c1.run();
		c2.run();
	

上述代码的uml图如下

工厂方法和简单工厂对比

• 结构复杂度 ：从结构复杂度比较，显然简单工厂模式要占优。简单工厂模式只需一个工厂类，而工厂方法模式的工厂类随着产品类个数增加而增加，这无疑会使类的个数越来越多，从而增加了结构的复杂程度。
• 代码复杂度 ：代码复杂度和结构复杂度是一对矛盾，既然简单工厂模式在结构方面相对简洁，那么它在代码方面肯定是比工厂方法模式复杂的了。简单工厂模式的工厂类随着产品类的增加需要增加很多方法（或代码），而工厂方法模式每个具体工厂类只完成单一任务，代码简洁。
• 客户端编程难度 ：工厂方法模式虽然在工厂类结构中引入了接口从而满足了OCP，但是在客户端编码中需要对工厂类进行实例化。而简单工厂模式的工厂类是个静态类，在客户端无需实例化，这无疑是个吸引人的优点。
• **管理上的难度 ** ：工厂方法模式完全满足OCP，即它有非常良好的扩展性。简单工厂模式同样具备良好的扩展性——扩展的时候仅需要修改少量的代码（修改工厂类的代码）就可以满足扩展性的要求了。尽管这没有完全满足OCP，但我们不需要太拘泥于设计理论，然后从维护性的角度分析下。假如某个具体产品类需要进行一定的修改，很可能需要修改对应的工厂类。当同时需要修改多个产品类的时候，对工厂类的修改会变得相当麻烦（对号入座已经是个问题了）。反而简单工厂没有这些麻烦，当多个产品类需要修改是，简单工厂模式仍然仅仅需要修改唯一的工厂类。

根据设计理论建议：工厂方法模式。但实际上，我们一般都用简单工厂模式。

抽象工厂

用来生产不同产品族的全部产品。（对于增加新的产品，无能为力；支持增加产品族）
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。
抽象工厂的栗子代码如下
//产品接口及其实现类

public interface Engine 
	void run();
	void start();


class LuxuryEngine implements Engine
	@Override
	public void run() 
		System.out.println("转的快！");
	
	@Override
	public void start() 
		System.out.println("启动快!可以自动启停！");
	


class LowEngine implements Engine
	@Override
	public void run() 
		System.out.println("转的慢！");
	
	@Override
	public void start() 
		System.out.println("启动慢!");
	


public interface Tyre 
	void revolve();


class LuxuryTyre implements Tyre 
	@Override
	public void revolve() 
		System.out.println("旋转不磨损！");
	


class LowTyre implements Tyre 
	@Override
	public void revolve() 
		System.out.println("旋转磨损快！");
	


public interface Seat 
	void massage();


class LuxurySeat implements Seat 
	@Override
	public void massage() 
		System.out.println("可以自动按摩！");
	

class LowSeat implements Seat 
	@Override
	public void massage() 
		System.out.println("不能按摩！");
	

//抽象工厂及其实现类

public interface CarFactory 
	Engine createEngine();
	Seat createSeat();
	Tyre createTyre();


public class LowCarFactory implements CarFactory 
	@Override
	public Engine createEngine() 
		return new LowEngine();
	
	@Override
	public Seat createSeat() 
		return new LowSeat();
	
	@Override
	public Tyre createTyre() 
		return new LowTyre();
	


public class LuxuryCarFactory implements CarFactory 
	@Override
	public Engine createEngine() 
		return new LuxuryEngine();
	
	@Override
	public Seat createSeat() 
		return new LuxurySeat();
	
	@Override
	public Tyre createTyre() 
		return new LuxuryTyre();
	

//客户端类

public class Client 
	public static void main(String[] args) 
		CarFactory  factory = new LuxuryCarFactory();
		Engine e = factory.createEngine();
		e.run();
		e.start();
	

抽象工厂的UML图如下所示

总结

• 简单工厂模式(静态工厂模式)
  虽然某种程度不符合设计原则，但实际使用最多。
• 工厂方法模式
  不修改已有类的前提下，通过增加新的工厂类实现扩展。
• 抽象工厂模式
  不可以增加产品，可以增加产品族！

工厂模式应用场景

• JDK中Calendar的getInstance方法
• JDBC中Connection对象的获取
• Hibernate中SessionFactory创建Session
• spring中IOC容器创建管理bean对象
• XML解析时的DocumentBuilderFactory创建解析器对象
• 反射中Class对象的newInstance()