03 设计模式之工厂模式

Posted 2021-09-01 陈皮的JavaLib

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了03 设计模式之工厂模式相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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1 背景

在 Java 中，提倡面向接口编程，接口可以定义约束实现类的行为，外部调用通过接口进行调用，达到了封装隔离的效果，外部不知道内部的具实现。而且使用接口编程，提高了可维护性和可扩展性。

package com.chenpi.simplefactory;

/**
 * @Description
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/1
 * @Version 1.0
 */
public class ChenPiMain {

  public static void main(String[] args) {
    PayService payService = new AliPayService();
    payService.pay();
  }

}

interface PayService {

  void pay();
}

class AliPayService implements PayService {

  @Override
  public void pay() {
    System.out.println("使用支付宝支付...");
  }
}

以上代码其实有问题的，本来是要面向接口编程，但是客户端却知道了接口实现类，违背了封装隔离原则。那就不要让客户端去创建具体实现类，那接口实现类又该如何获取呢？

2 工厂模式

工厂模式可以解决以上问题。工厂模式属于创建型模式，它提供了一个创建对象实例的功能，而不关心其具体的实现。

工厂模式主要有工厂方法模式，抽象工厂模式两类。

2.1 工厂方法（Factory Method）

定义一个用于创建对象的接口，接口实现类决定创建哪一个类的实例，工厂方法使一个类的实例化延迟到接口的实现子类上。

工厂方法模式的结构图如下：

Product：定义工厂方法所创建的对象的接口。
ConcreteProduct：Product 接口的实现类。
XXFactory：工厂抽象类，里面定义一个抽象方法，返回被创建的对象的接口。
ConcreteXXFactory：工厂抽象方法的实现类，负责工厂方法的实例创建。

还是以开头的例子演示，工厂方法创建的实例一般都有共同的父亲，所以需要定义一个接口。

package com.chenpi.factorymethod;

/**
 * @Description 被创建实例的接口
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/1
 * @Version 1.0
 */
public interface PayService {

  void pay();
}

再定义接口的实现类，也就是工厂实际创建的对象。

package com.chenpi.factorymethod;

/**
 * @Description 被创建实例接口的实现类
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/1
 * @Version 1.0
 */
public class AliPayService implements PayService {

  @Override
  public void pay() {
    System.out.println("使用支付宝支付...");
  }
}

工厂抽象类，定义约束了需要创建的对象接口，具体实现由子类负责。工厂类的名称一般为模块名称+Factory。

package com.chenpi.factorymethod;

/**
 * @Description 工厂抽象类
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/1
 * @Version 1.0
 */
public abstract class PayServiceFactory {

  public abstract PayService getPayService();
}

工厂接口的实现类，负责创建实际需要的对象实例。

package com.chenpi.factorymethod;

/**
 * @Description 工厂接口实现类
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/1
 * @Version 1.0
 */
public class AliPayServiceFactory extends PayServiceFactory {

  @Override
  public PayService getPayService() {
    return new AliPayService();
  }
}

客户端使用工厂获取对象，进行使用。

package com.chenpi.factorymethod;

/**
 * @Description
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/1
 * @Version 1.0
 */
public class ChenPiClient {

  public static void main(String[] args) {
    PayServiceFactory factory = new AliPayServiceFactory();
    PayService payService = factory.getPayService();
    payService.pay();
  }
}

// 输出结果
使用支付宝支付...

如果此时又要新增一个支付方式，例如微信支付，那么只需要新增一个微信支付相关的业务类，以及对象的工厂实现类即可。

package com.chenpi.factorymethod;

/**
 * @Description 被创建实例接口的实现类
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/1
 * @Version 1.0
 */
public class WeChatPayService implements PayService {

  @Override
  public void pay() {
    System.out.println("使用微信支付...");
  }
}

package com.chenpi.factorymethod;

/**
 * @Description 工厂接口实现类
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/1
 * @Version 1.0
 */
public class WeChatPayServiceFactory extends PayServiceFactory {

  @Override
  public PayService getPayService() {
    return new WeChatPayService();
  }
}

客户端只需要更好具体的工厂实现类即可。

package com.chenpi.factorymethod;

/**
 * @Description
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/1
 * @Version 1.0
 */
public class ChenPiClient {

  public static void main(String[] args) {
    PayServiceFactory factory = new WeChatPayServiceFactory();
    PayService payService = factory.getPayService();
    payService.pay();
  }
}

// 输出结果
使用微信支付...

当然这些结构不一定都是定死的，设计模式表达的是一种思想，思路，具体的落地方案都是得根据实际情况而定的，比如工厂方法模式不一定要定义工厂接口以及多个实现类，也可以直接定义一个工厂具体类，根据客户端传入的参数或者读取其他数据（例如配置文件，数据库等）选择创建具体的实例即可。

package com.chenpi.factorymethod;

/**
 * @Description 工厂方法
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/1
 * @Version 1.0
 */
public class OnlinePayServiceFactory {

  public PayService getPayService(String type) {
    if ("AliPay".equals(type)) {
      return new AliPayService();
    } else if ("WeChatPay".equals(type)) {
      return new WeChatPayService();
    }
    return null;
  }
}

2.2 抽象工厂（Abstract Factory）

工厂方法一般是创建单个类的实例，或者没有内在联系的类的实例。而且抽象工厂一般是创建有关联，或者相互依赖的类的实例，可以理解为生产产品簇的工厂。

抽象工厂模式提供了一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的实现类。

AbstractFactory：抽象工厂，定义约束创建一系列产品对象的操作接口。
ConcreteFactory：抽象工厂的具体实现类，负责一系列有相互关系的类的对象的创建。
AbstractProduct：定义一系列产品对象的接口。
ConcreteProduct：产品接口的具体实现类。

举个例子，假如你要开个电脑组装公司，业务是帮一些电脑小白组装电脑，为简单方便讲解，我们假设组装一个电脑只需要 CPU，显示屏以及主板。那组装总公司（抽象工厂）定义约束了组装一个电脑需要哪些组件接口（一系列对象接口），但是具体牌子的电脑组件由不同的子公司（接口实现类）来实现，而且这些组件是有互相依赖关系的。总而言之，抽象工厂就是起到一个定义约束的作用，实现子类必须要接口定义来创建一系列对象。

首先定义一个抽象工厂接口，在里面定义约束创建一系列电脑组件的接口。

package com.chenpi.abstractfactory;

/**
 * @Description 抽象工厂
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/3
 * @Version 1.0
 */
public interface AbstractFactory {

  CPU getCPU();

  Mainboard getMainboard();
}

再定义抽象工厂接口的实现类，也就是具体的组装电脑方案实现。

package com.chenpi.abstractfactory;

/**
 * @Description 抽象工厂实现类A
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/3
 * @Version 1.0
 */
public class ConcreteFactoryA implements AbstractFactory {

  @Override
  public CPU getCPU() {
    return new ConcreteCPUA();
  }

  @Override
  public Mainboard getMainboard() {
    return new ConcreteMainboardA();
  }
}

package com.chenpi.abstractfactory;

/**
 * @Description 抽象工厂实现类B
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/3
 * @Version 1.0
 */
public class ConcreteFactoryB implements AbstractFactory {

  @Override
  public CPU getCPU() {
    return new ConcreteCPUB();
  }

  @Override
  public Mainboard getMainboard() {
    return new ConcreteMainboardB();
  }
}

CPU 产品接口定义，以及 CPU 具体实现类定义。

package com.chenpi.abstractfactory;

/**
 * @Description 抽象CPU接口
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/3
 * @Version 1.0
 */
public interface CPU {

}

package com.chenpi.abstractfactory;

/**
 * @Description 具体品牌A的CPU
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/3
 * @Version 1.0
 */
public class ConcreteCPUA implements CPU {

}

package com.chenpi.abstractfactory;

/**
 * @Description 具体品牌B的CPU
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/3
 * @Version 1.0
 */
public class ConcreteCPUB implements CPU {

}

主板产品接口定义，以及主板接口的具体实现类定义。

package com.chenpi.abstractfactory;

/**
 * @Description 抽象主板接口
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/3
 * @Version 1.0
 */
public interface Mainboard {

}

package com.chenpi.abstractfactory;

/**
 * @Description 品牌A的主板
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/3
 * @Version 1.0
 */
public class ConcreteMainboardA implements Mainboard {

}

package com.chenpi.abstractfactory;

/**
 * @Description 品牌B的主板
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/3
 * @Version 1.0
 */
public class ConcreteMainboardB implements Mainboard {

}

编写客户端，进行验证，假设选择方案 A 进行验证。

package com.chenpi.abstractfactory;

/**
 * @Description
 * @Author 陈皮
 * @Date 2021/8/3
 * @Version 1.0
 */
public class Client {

  public static void main(String[] args) {
    AbstractFactory factory = new ConcreteFactoryA();
    CPU cpu = factory.getCPU();
    Mainboard mainboard = factory.getMainboard();

    System.out.println("CPU:" + cpu);
    System.out.println("Mainboard:" + mainboard);
  }
}

// 输出结果
CPU:com.chenpi.abstractfactory.ConcreteCPUA@4554617c
Mainboard:com.chenpi.abstractfactory.ConcreteMainboardA@74a14482

通过抽象工厂模式，确保了一个具体的工厂只生产有互相关联，互相依赖的产品簇，不会出现混乱搭配的情况。

本次分享到此结束啦~~

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