工厂模式--摆脱你日复一日new对象却依旧单身的苦恼！

Posted 2021-11-21 Java架构-大仙

前言

每每谈及到Java，就不免会想到一个悲伤的事实:你是否每天都在new对象，却依然坚守在单身岗上屹立不倒。(所谓面向对象编程的"缺点"hhh)，这篇来学一下工厂模式，摆脱new对象的苦恼!

知识点

传统工厂

• 抽象类和子类们
• 生产和使用放在一起了没有分离开，使用时传名字，然后来生产相应的产品

public class OrderPizza {

	// 构造器
	public OrderPizza() {
		Pizza pizza = null;
		String orderType; // 订购披萨的类型
		
			orderType = getType();
			if (orderType.equals("greek")) {
				pizza = new GreekPizza();
				pizza.setName(" 希腊披萨 ");
			} else if (orderType.equals("cheese")) {
				pizza = new CheesePizza();
				pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
			} else if (orderType.equals("pepper")) {
				pizza = new PepperPizza();
				pizza.setName("胡椒披萨");
			} else {
				break;
			}
			//输出pizza 制作过程
			pizza.prepare();
			pizza.bake();
			pizza.cut();
			pizza.box();
			
	}

改进的思路分析分析

• 修改代码可以接受，但是如果我们在其它的地方也有创建Pizza的代码，就意味着，也需要修改，而创建Pizza的代码，往往有多处。
• 思路：把创建Pizza对象封装到一个工厂类中，这样我们有新的Pizza种类时，只需要修改该工厂类就好，其它有创建到Pizza对象的代码就不需要修改了.->简单工厂模式

简单工厂模式(传产品名字然后if-else)

一个超级工厂，负责生产所有种类的产品

• 在传统工厂的基础上，通过将产品创建的过程封装成一个工厂类，实现生产和使用分离开

接口类/抽象类

package com.melo.design.工厂模式.简单工厂模式;

public interface Shape {

    void draw();
}

子类产品

package com.melo.design.工厂模式.简单工厂模式;

public class Circle implements Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Circle");
    }
}

工厂类

package com.melo.design.工厂模式.简单工厂模式;

public class ShapeFactory {

    public static Shape getShape(String shape){
        if("Circle".equals(shape)){
            return new Circle();
        }else if("Triangle".equals(shape)){
            return new Triangle();
        }
        return null;
    }
}

调用方

package com.melo.design.工厂模式.简单工厂模式;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Shape circle = ShapeFactory.getShape("Circle");
        circle.draw();
    }
}

缺点

总而言之，简单工厂模式就是让一个工厂类承担构建所有对象的职责。调用者需要什么产品，让工厂生产出来即可。它的弊端也显而易见：

• 一是如果需要生产的产品过多，此模式会导致工厂类过于庞大，承担过多的职责，变成超级类。当苹果生产过程需要修改时，要来修改此工厂。梨子生产过程需要修改时，也要来修改此工厂。也就是说这个类不止一个引起修改的原因。违背了单一职责原则。
• 二是当要生产新的产品时，必须在工厂类中添加新的分支。而开闭原则告诉我们：类应该对修改封闭。我们希望在添加新功能时，只需增加新的类，而不是修改既有的类，所以这就违背了开闭原则。

工厂方法模式

• 在工厂方法模式中，我们不再提供一个统一的工厂类来创建所有的对象，而是针对不同的对象提供不同的工厂。也就是说每个对象都有一个与之对应的工厂。
• 工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行!!!

原本简单工厂是一个工厂，负责生产所有的产品，现在要改成每个对象对应一个工厂，一个工厂只负责生产一个产品

优点

• 这样我们就解决了上文所述的单一职责问题，每个工厂只负责生产一个产品
• 同时也解决了开闭原则，每次需要新增一个产品的时候，我们只需要新增一个工厂类就好，而不需要去修改原来的工厂类

缺点

• 每次增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对象实现工厂，使得系统中类的个数成倍增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，同时也增加了系统具体类的依赖。这并不是什么好事。

每个产品对应一个工厂类，然后同一类的产品，比如都是水果类，则再抽象一个水果工厂出来，具体的工厂类去实现他的create方法

MyDemo

水果接口

package com.melo.mydesign.Factory.FactoryMethod.Product;

//产品只关心使用,不关心创建
public interface Fruit {
    void eat();
}

水果具体子类

package com.melo.mydesign.Factory.FactoryMethod.Product;

public class Apple implements Fruit {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃苹果");
    }
}

package com.melo.mydesign.Factory.FactoryMethod.Product;

public class Pear implements Fruit {

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃梨子");
    }
}

水果工厂接口

package com.melo.mydesign.Factory.FactoryMethod.Factory;

import com.melo.mydesign.Factory.FactoryMethod.Product.Fruit;

public interface FruitFactory {
    Fruit createFruit();
}

具体水果工厂实现子类

package com.melo.mydesign.Factory.FactoryMethod.Factory;

import com.melo.mydesign.Factory.FactoryMethod.Product.Apple;
import com.melo.mydesign.Factory.FactoryMethod.Product.Fruit;

public class AppleFactory implements FruitFactory {
    @Override
    public Fruit createFruit() {
        return new Apple();
    }
}

package com.melo.mydesign.Factory.FactoryMethod.Factory;

import com.melo.mydesign.Factory.FactoryMethod.Product.Fruit;
import com.melo.mydesign.Factory.FactoryMethod.Product.Pear;

public class PearFactory implements FruitFactory {
    @Override
    public Fruit createFruit() {
        return new Pear();
    }
}

具体使用

package com.melo.mydesign.Factory.FactoryMethod;

import com.melo.mydesign.Factory.FactoryMethod.Factory.AppleFactory;
import com.melo.mydesign.Factory.FactoryMethod.Factory.FruitFactory;
import com.melo.mydesign.Factory.FactoryMethod.Product.Fruit;

public class Consumer {

    public static void main(String[] args) {
        //使用者不需要知道是哪个类在生产,面对的都是 FruitFactory 这个接口
        FruitFactory appleFactory = new AppleFactory();
        Fruit apple = appleFactory.createFruit();
        apple.eat();
    }

}

抽象工厂模式

• 工厂方法模式，随着产品越来越多，会产生越来越多的产品类和产品工厂，能不能把一类产品，抽离出来变成一个产品家族呢?

这意味着不再是每一个产品就对应一个产品工厂了
而是一类产品，对应一个产品类工厂

以菜鸟的为例子(感觉比较权威一点)

UML

• 首先从使用者的角度，要生产一个产品，一开始肯定是先找到那个产品所在的产品类工厂

如何找到产品类工厂?相当于产品类工厂也需要有人来创造他，又是处理多个产品的工厂类，我们叫他FactoryProducer

• 然后拿到具体的产品类工厂了，就要生产具体的产品，处理方式同上(if-else)

剩下的就是产品和父类产品了，具体实现代码见下方

可以看到Shape工厂要负责多个Shape了，就回归到简单工厂，一个工厂处理多个产品(需要传字符串名字然后if-else)

抽象工厂和具体产品类工厂(注意需要把工厂类的方法都定义出来)

具体实现看子类

• 可以看到Shape产品类工厂，也得实现Color的方法，只不过return null罢了

同时，FactoryProducer也得处理多个，既要处理Shape也要处理Color

具体使用

MyDemo

抽象产品类工厂

package com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Factory;

import com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Car.Car;
import com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Fruit.Fruit;

public interface AbstractFactory {
    Fruit createFruit(String fruitName);

    Car createCar(String carName);
}

具体产品类工厂–Car

package com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Factory;

import com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Car.Audi;
import com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Car.BMW;
import com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Car.Car;
import com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Fruit.Fruit;


public class CarFactory implements AbstractFactory{
    @Override
    public Fruit createFruit(String fruitName) {
        return null;
    }

    public Car createCar(String carName){
        if(carName.equalsIgnoreCase("BMW")){
            return new BMW();
        }else if(carName.equalsIgnoreCase("Audi")) {
            return new Audi();
        }
        return null;
    }
}

具体产品类工厂–Fruit

package com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Factory;

import com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Car.Car;
import com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Fruit.Pear;
import com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Fruit.Apple;
import com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Fruit.Fruit;

public class FruitFactory implements AbstractFactory {
    public Fruit createFruit(String fruitName){
        if(fruitName.equalsIgnoreCase("Apple")){
            return new Apple();
        }else if(fruitName.equalsIgnoreCase("Pear")) {
            return new Pear();
        }
        return null;
    }

    @Override
    public Car createCar(String carName) {
        return null;
    }
}

FactoryProducer–负责生产产品类工厂的对象

package com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Factory;

public class FactoryProducer {

    public static AbstractFactory produceFactory(String factoryName){
        if(factoryName.equalsIgnoreCase("Fruit")){
            return new FruitFactory();
        }else if (factoryName.equalsIgnoreCase("Car")){
            return new CarFactory();
        }
        return null;
    }
}

Car类产品接口

package com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Car;

//产品只关心使用,不关心创建
public interface Car {
    void eat();
}

Car类产品实现类

package com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Car;

public class BMW implements Car {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("宝马");
    }
}

Fruit类产品

package com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Fruit;

//产品只关心使用,不关心创建
public interface Fruit {
    void eat();
}

Fruit类实现类

package com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Fruit;


import com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Fruit.Fruit;

public class Pear implements Fruit {

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃梨子");
    }
}

消费者

package com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory;

import com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Factory.AbstractFactory;
import com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Factory.FactoryProducer;
import com.melo.mydesign.Factory.AbstractFactory.Product.Car.Car;

public class Consumer {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractFactory carFactory = FactoryProducer.produceFactory("Car");
        Car bmw = null;
        if (carFactory != null) {
            bmw = carFactory.createCar("BMW");
        }
        if (bmw != null) {
            bmw.eat();
        }
    }
}

缺点

• 不再符合开闭原则了，因为本质是由简单工厂去升级而来的，又回归到了一个产品类工厂，需要处理多个产品的问题，就需要if-else了

总结

• 一个小小的工厂模式，就把前边学到的几大原则: 开闭原则 ，依赖倒转原则(善用抽象接口而不是具体实现) 体现得淋漓尽致.

1.产品一旦多起来，就要抽离出一个抽象的产品类接口，让子类去实现他，使用者只关心抽象，而不关心具体的实现，不需要知道具体的类名，想生成苹果就直接 Fruit apple = new Apple(); 而不用 Apple apple = new Apple();

2.而如果生产的过程变得复杂起来，比如苹果还需要各种处理，就需要将创建的过程封装起来，不暴露给使用者，这时就需要用到专门的工厂类来进行包装了，外界只需要从工厂里边拿就好了，传一个简单的"苹果"字符串，这就演变到了简单工厂模式了

• 再然后我们发现一个简单工厂类，名曰简单，但是却要处理各种各样的产品，每次新增一个产品，都得去修改if-else代码块，不符合开闭原则

由此引入了 工厂方法模式 让每一个产品就去对应有一个产品工厂，专门的工厂来生产产品，一个工厂只负责一个产品的生成，满足了单一职责原则，同时每次新增产品，只需要多加一个产品工厂就好了，无需修改原来的工厂，又解决了开闭原则的问题

• 然而，随着产品数量越来越大，单纯一个工厂负责一个产品的话，工厂的数量也许会越来越多，而且，这些产品之前可能存在某些联系，比如都是水果类，那我们何不抽离出一个水果工厂，来生产各式各样的水果呢

看到这里可能有细心的读者就发现了，一个工厂又要去负责生产多个产品了，那似乎又回到了简单工厂模式，不符合开闭原则和单一职责了，是的，抽象工厂模式其实就是简单工厂的升级版而已!