Java设计模式—工厂模式

Posted 2020-09-26 翎野

工厂模式主要是为创建对象提供了接口。工厂模式分为三类：
1. 简单工厂模式(Simple Factory) 
2. 工厂方法模式(Factory Method) 
3. 抽象工厂模式(Abstract Factory) 

 

三个设计模式名字中都含有“工厂”二字，其含义是使用工厂（一个或一系列方法）去生产产品（一个或一系列类的实例）。

另外，有时候，我们常常会将生产产品的一个或一系列方法封装到一个类中，我习惯把这个类叫做“工厂类”；而被实例化的类称作“产品类”。

下面是使用工厂模式的两种情况：
1.在编码时不能预见需要创建哪种类的实例。
2.系统不应依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节。

 

一：Simple Factory

简单工厂模式：工厂类（SimpleFactory）拥有一个工厂方法（create），接受了一个参数，通过不同的参数实例化不同的产品类。

有4个角色

工厂类角色：是具体产品类角色直接调用者。 
抽象产品角色：接口或抽象类，负责具体产品角色的定义，及与客户端的交互。 
具体产品角色：被工厂类创建的对象，也是客户端实际操作对象。 
客户端：调用工厂类产生实例，并调用实例的方法进行相应工作。

 

抽象产品接口：

package cn.design.factory;

public interface DBDriver {
    public void dbConn(String ip);
    public void dbClose();
    public String dbOper();
}

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具体产品接口：

package cn.design.factory;

public class mysqlDriver implements DBDriver{

    @Override
    public void dbConn(String ip) {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("已成功连接到MySql数据库! 数据库地址为"+ip);
    }

    @Override
    public void dbClose() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("MySql数据库连接已关闭！");
    }

    @Override
    public String dbOper() {
        // TODO Auto-generated method stub
        String s="正在对MySql数据库进行操作";
        System.out.println("正在对MySql数据库进行操作");
        return s;
    }
    
}

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package cn.design.factory;

public class OracleDriver implements DBDriver{

    @Override
    public void dbConn(String ip) {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("已连接到Oracle数据库 数据库地址为 "+ip);
    }

    @Override
    public void dbClose() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("已关闭Oracle数据库连接");
    }

    @Override
    public String dbOper() {
        // TODO Auto-generated method stub
        String s="正在对Oracle数据库进行操作";
        System.out.println("正在对Oracle数据库进行操作");
        return s;
    }
    
    
}

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package cn.design.factory;

public class DB2Driver implements DBDriver{

    @Override
    public void dbConn(String ip) {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("准备连接DB2数据库: ip地址为："+ ip);
    }

    @Override
    public void dbClose() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("关闭DB2链接");
    }

    @Override
    public String dbOper() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("正在对DB2数据库进行操作");
        return null;
    }

}

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工厂类：

package cn.design.factory;

/**
 * 联想到之前写过的多态相关代码
 * 继承关系
 * 重写父类的方法
 * 父类引用指向子类对象
 * @author 翎野君
 *
 */
public class SimpleFactory {
    public static DBDriver getDBDriver(String dbType){
        switch(dbType){
        case "oracle":
            return new OracleDriver();
        case "mysql":
            return new MySqlDriver();
        case "db2":
            return new DB2Driver();
        default:
            return new MySqlDriver();
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        DBDriver db=SimpleFactory.getDBDriver("db2");
        db.dbConn("127.0.0.1");
        db.dbOper();
        db.dbClose();
    }
}

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优点：

　　　　（1）很明显，简单工厂的特点就是“简单粗暴”，通过一个含参的工厂方法，我们可以实例化任何产品类，上至飞机火箭，下至土豆面条，无所不能。所以简单工厂有一个别名：上帝类。

缺点：

　　　　（1）任何”东西“的子类都可以被生产，负担太重。当所要生产产品种类非常多时，工厂方法的代码量可能会很庞大。

　　　　（2）在遵循开闭原则（对拓展开放，对修改关闭）的条件下，简单工厂对于增加新的产品，无能为力。因为增加新产品只能通过修改工厂方法来实现。

二：Factory Method

工厂方法是针对每一种产品提供一个工厂类。通过不同的工厂实例来创建不同的产品实例。

工厂方法解决了上述简单工厂上述的两个缺点。

工厂方法由一下四部分组成：

1、抽象工厂角色：这是工厂方法模式的核心，它与应用程序无关。是具体工厂角色必须实现的接口或者必须继承的父类。在java中它由抽象类或者接口来实现。

2、具体工厂角色：它含有和具体业务逻辑有关的代码。由应用程序调用以创建对应的具体产品的对象。在java中它由具体的类来实现。

3、抽象产品角色：它是具体产品继承的父类或者是实现的接口。在java中一般有抽象类或者接口来实现。

4、具体产品角色：具体工厂角色所创建的对象就是此角色的实例。在java中由具体的类来实现。

 

 

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。 　　

package cn.design.factory;

public class FactoryMethod{

    /**
     * 工厂模式最后对外开放给使用者的就是一个一个的工厂类（Factory）
     */
    public static void main(String[] args) {
        
        MysqlFactory mf=new MysqlFactory();
        OracleFactory of=new OracleFactory();
        
        mf.getDBConn().getDriver();
        mf.getDBConn().getUrl();
        mf.getDBConn().getUP();
        mf.getDBConn().connDB();
        
        of.getDBConn().getDriver();
        of.getDBConn().getUrl();
        of.getDBConn().getUP();
        of.getDBConn().connDB();
        
        
    }
    
        
}
/**
 * 抽象的数据库连接角色
 * @author 翎野君
 *
 */
interface ConnDBInterface{
    public void getDriver();
    public void getUrl();
    public void getUP();
    public void connDB();
}
/**
 * 抽象工厂角色
 * @author 翎野君
 *
 */
interface FactoryMethodInterface{
    
    public ConnDBInterface getDBConn();
    
}
/**
 * 专门连接Mysql的工厂
 * @author 翎野君
 *
 */
class MysqlFactory implements FactoryMethodInterface{

    @Override
    public ConnDBInterface getDBConn() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new ConnMysql();
    }
    
}
/**
 * 专门连接Oracle的工厂
 */
class OracleFactory implements FactoryMethodInterface{

    @Override
    public ConnDBInterface getDBConn() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new ConnOracle();
    }
    
}
/**
 * 具体的连接Mysql的实现类
 * @author 翎野君
 *
 */
class ConnMysql implements ConnDBInterface{

    @Override
    public void getDriver() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("加载mysql数据库驱动");
    }

    @Override
    public void getUrl() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("获取mysql连接地址127.0.0.1");
    }

    @Override
    public void getUP() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("获取mysql的用户名:root 密码：password");
    }

    @Override
    public void connDB() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("成功连接到mysql数据库");
    }
    
}
/**
 * 具体的连接Oracle的实现类
 * @author 翎野君
 *
 */
class ConnOracle implements ConnDBInterface{
    @Override
    public void getDriver() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("加载oracle数据库驱动");
    }

    @Override
    public void getUrl() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("获取oracle连接地址127.0.0.1");
    }

    @Override
    public void getUP() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("获取oracle的用户名:root 密码：password");
    }

    @Override
    public void connDB() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("成功连接到oracle数据库");
    }
}

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优点：

　　　　（1）工厂方法模式就很好的减轻了工厂类的负担，把某一类/某一种东西交由一个工厂生产；（对应简单工厂的缺点1）

　　　　（2）同时增加某一类”东西“并不需要修改工厂类，只需要添加生产这类”东西“的工厂即可，使得工厂类符合开放-封闭原则。

缺点：

　　　　（1）相比简单工厂，实现略复杂。

　　　　（2）对于某些可以形成产品族的情况处理比较复杂。

　　对于缺点（2），我们可以借用抽象工厂来实现。

三：Abstract Factory

抽象工厂是应对产品族概念的

　　例如，汽车可以分为轿车、SUV、MPV等，也分为奔驰、宝马等。我们可以将奔驰的所有车看作是一个产品族，而将宝马的所有车看作是另一个产品族。分别对应两个工厂，一个是奔驰的工厂，另一个是宝马的工厂。与工厂方法不同，奔驰的工厂不只是生产具体的某一个产品，而是一族产品（奔驰轿车、奔驰SUV、奔驰MPV）。“抽象工厂”的“抽象”指的是就是这个意思。

　　上边的工厂方法模式是一种极端情况的抽象工厂模式（即只生产一种产品的抽象工厂模式），而抽象工厂模式可以看成是工厂方法模式的一种推广。

来看看抽象工厂模式的各个角色（和工厂方法的一样）

抽象类

package cn.design.factory;

public abstract class AbstractBenz {
    public abstract void start();
    public abstract void run();
    public abstract void stop();
}

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具体类

package cn.design.factory;

public class BenzSport extends AbstractBenz{

    @Override
    public void start() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("奔驰跑车启动");
    }

    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("奔驰跑车行驶");
    }

    @Override
    public void stop() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("奔驰跑车熄火");
    }
    public void game(){
        System.out.println("纽伯格林赛道比赛！！！");
    }

}

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package cn.design.factory;

public class BenzMpv extends AbstractBenz{

    @Override
    public void start() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("奔驰保姆车启动");
    }

    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("奔驰保姆车行驶");
    }

    @Override
    public void stop() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("奔驰保姆车熄火");
    }
    public void sleep(){
        System.out.println("在保姆车中睡觉");
    }

}

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抽象工厂类

package cn.design.factory;

public abstract class AbstractFactory {
    public abstract AbstractBenz getBenzSport();
    public abstract AbstractBenz getBenzMpv();
}

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具体工厂类

package cn.design.factory;

public class BenzFactory extends AbstractFactory{

    @Override
    public BenzSport getBenzSport() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new BenzSport();
    }

    @Override
    public BenzMpv getBenzMpv() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new BenzMpv();
    }
    public static void main(String[] args) {
        BenzFactory bf=new BenzFactory();

        bf.getBenzSport().game();
        bf.getBenzMpv().run();
    }
}

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　　优点：针对产品族；

　　缺点：针对产品族。

　　所以，只有对应产品族的情况下，才需要使用抽象工厂模式。

 区别

　　简单工厂 ： 用来生产同一等级结构中的任意产品。（不支持拓展增加产品）

　　工厂方法 ：用来生产同一等级结构中的固定产品。（支持拓展增加产品）   

　　抽象工厂 ：用来生产不同产品族的全部产品。（不支持拓展增加产品；支持增加产品族）