对比总结三个工厂模式（简单工厂，工厂方法，抽象工厂）

Posted 2021-02-08 kubixuesheng

前言

简单工厂模式，工厂方法模式，抽象工厂模式，这三个模式，当然还有单例模式，建造者模式等等，应该是日常工作中常用的，尤其是工厂模式，应该是最最常见的模式，对理解面向对象有重要的实际意义。

简单工厂模式

最简单，最直接，能满足大部分日常需求，不足是工厂类太简单——无法满足开闭原则，对多个产品的扩展不利

工厂方法模式——交给子类去创建

工厂方法模式，有了进步，把工厂类进行改进，提升为一个抽象类（接口），把对具体产品的实现交给对应的具体的子类去做，解耦多个产品之间的业务逻辑。

前面都是针对一个产品族的设计，如果有多个产品族的话，就可以使用抽象工厂模式

抽象工厂模式

抽象工厂模式的工厂，不再维护一个产品等级的某个产品（或说一个产品结构的某个产品更好理解），而是维护产品结构里的所有产品（横向x轴），具体到代码就是多个抽象方法去对应产品等级结构的各个产品实例

具体的工厂类实现抽象工厂接口，去对应各个产品族，每一个具体工厂对一个产品族，获得该产品族的产品结构（所有产品）

抽象工厂模式中的方法对应产品等级结构（每个类型中的具体产品），具体子工厂对应不同的产品族（产品类型）

面试题——计算器

 想到一个面试题： 写一个简单的计算器，满足加减乘除运算。逻辑比较简单：接受计算数据的输入，进行计算，返回结果。用Java实现。

面向过程版

面向过程的设计本身没有错，但是如果面试的是 java 的相关职位，使用一门面向对象的语言这样写是非常危险的。因为这样写，谁都会，但凡学过编程的，没有不会的。更重要的问题是，这样写的目的仅仅是为了完成任务，没有任何面向对象的思维体现。实际业务中，类似的程序一旦扩展，这样的代码是没有办法维护的。

缺点：完全面向过程设计，所有逻辑都集中在一个类（方法、函数里），缺少代码的重用……

这里的除 0 异常检测也是考点之一。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、先接受数据的输入
        // 2、进行计算
        // 3、返回计算结果
        System.out.println("******计算器********
 请输入第一个数：");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String num1 = scanner.nextLine();

        System.out.println("请输入运算符：");
        String operation = scanner.nextLine();

        System.out.println("请输入第二个数：");
        String num2 = scanner.nextLine();

        System.out.println("开始计算。。。。。。");
        double result = 0;

        if ("+".equals(operation)) {
            result = Double.parseDouble(num1) + Double.parseDouble(num2);
        } else if ("-".equals(operation)) {
            result = Double.parseDouble(num1) - Double.parseDouble(num2);
        } else if ("*".equals(operation)) {
            result = Double.parseDouble(num1) * Double.parseDouble(num2);
        } else if ("/".equals(operation)) {
            if (Double.parseDouble(num2) != 0) {
                result = Double.parseDouble(num1) / Double.parseDouble(num2);
            } else {
                System.out.println("除数不能为0！");

                return;
            }
        }

        System.out.println(num1 + operation + num2 + " = " + result);
    }
}

简单面向对象版

面向对象的设计就是把各个操作抽象为一个个的类，加法类，减法类，乘法类，除法类……每个运算类的职责就是进行属于自己的运算符的计算，客户端去调用对应的运算类即可。

代码如下：

public abstract class Operation {
    private double num1;
    private double num2;

    public double getNum1() {
        return num1;
    }

    public void setNum1(double num1) {
        this.num1 = num1;
    }

    public double getNum2() {
        return num2;
    }

    public void setNum2(double num2) {
        this.num2 = num2;
    }

    public abstract double getResult();
}

具体的运算符子类，只用加法举例，其他省略。

public class Add extends Operation {
    @Override
    public double getResult() {
        return this.getNum1() + this.getNum2();
    }
}

客户端代码

        // 1、计算数据的输入
        // 2、进行计算
        // 3、返回计算结果
        System.out.println("******计算器********
 请输入第一个数：");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String num1 = scanner.nextLine();

        System.out.println("请输入运算符：");
        String operation = scanner.nextLine();

        System.out.println("请输入第二个数：");
        String num2 = scanner.nextLine();

        System.out.println("开始计算。。。。。。");
        double result = 0;
        // 类型转换
        double a = Double.parseDouble(num1);
        double b = Double.parseDouble(num2);

        if ("+".equals(operation)) {
            Operation o = new Add();
            o.setNum1(a);
            o.setNum2(b);
            result = o.getResult();
        }

写到这里，貌似比之前也没什么大的改变，只是使用了面向对象的一丢丢，使用了类……在客户端还是需要显式的去 new 对应的运算类对象进行计算，客户端里还是维护了大量的业务逻辑……

继续改进，使用工厂模式——简单工厂模式

简单工厂模式版

一般学过的人，会立即想到该模式

public abstract class Operation {
    private double num1;
    private double num2;

    public double getNum1() {
        return num1;
    }

    public void setNum1(double num1) {
        this.num1 = num1;
    }

    public double getNum2() {
        return num2;
    }

    public void setNum2(double num2) {
        this.num2 = num2;
    }

    public abstract double getResult();
}

public class Add extends Operation {
    @Override
    public double getResult() {
        return this.getNum1() + this.getNum2();
    }
}

public class Sub extends Operation {
    @Override
    public double getResult() {
        return this.getNum1() - this.getNum2();
    }
}
 
///////////////  简单工厂类（也可以使用反射机制）
public class OpreationFactory {
    public static Operation getOperation(String operation) {
        if ("+".equals(operation)) {
            return new Add();
        } else if ("-".equals(operation)) {
            return new Sub();
        }

        return null;
    }
}
 
////////////// 调用者（客户端）
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("******计算器********
请输入第一个数：");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String num1 = scanner.nextLine();

        System.out.println("请输入运算符：");
        String operation = scanner.nextLine();

        System.out.println("请输入第二个数：");
        String num2 = scanner.nextLine();

        System.out.println("开始计算。。。。。。");
        double result = 0;
        // 类型转换
        double a = Double.parseDouble(num1);
        double b = Double.parseDouble(num2);

        Operation oper = OpreationFactory.getOperation(operation);
        // TODO 有空指针异常隐患
        oper.setNum1(a);
        oper.setNum2(b);
        result = oper.getResult();
        System.out.println(num1 + operation + num2 + " = " + result);
    }
}

这样写，客户端（调用者）无需反复修改程序，也不需要关注底层实现，调用者只需要简单了解或者指定一个工厂的接口，然后去调用即可一劳永逸，而底层的修改不会影响调用者的代码结构——实现了解耦。且每个操作符类都各司其职，单一职责，看着还可以

但是这时候面试官说了，给我增加开平方运算，回想之前的简单工厂设计模式，每次增加新的产品都需要去修改原来的工厂代码——这样不符合OCP，那么自然想到了工厂方法模式

工厂方法模式版

只举个加法的例子得了

// 将工厂，又抽象了一层
public interface OpreationFactory {
    Operation getOperation();
}

////// 具体工厂类，生产不同的产品，比如加减乘除，开平方等
public class AddFactory implements OpreationFactory {
    @Override
    public Operation getOperation() {
        return new Add();
    }
}
 
///// 抽象的产品实体类
public abstract class Operation {
    private double num1;
    private double num2;

    public double getNum1() {
        return num1;
    }

    public void setNum1(double num1) {
        this.num1 = num1;
    }

    public double getNum2() {
        return num2;
    }

    public void setNum2(double num2) {
        this.num2 = num2;
    }

    public abstract double getResult();
}

public class Add extends Operation {
    @Override
    public double getResult() {
        return this.getNum1() + this.getNum2();
    }
}
 
/////////// 客户端
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("******计算器********
 请输入第一个数：");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String num1 = scanner.nextLine();

        System.out.println("请输入运算符：");
        String operation = scanner.nextLine();

        System.out.println("请输入第二个数：");
        String num2 = scanner.nextLine();

        System.out.println("开始计算。。。。。。");
        double result = 0;
        // 类型转换
        double a = Double.parseDouble(num1);
        double b = Double.parseDouble(num2);

        // TODO 这里又需要判断了
        if ("+".equals(operation)) {
            // 得到加法工厂
            OpreationFactory opreationFactory = new AddFactory();
            // 计算 +
            Operation oper = opreationFactory.getOperation();
            oper.setNum1(a);
            oper.setNum2(b);
            result = oper.getResult();
        }

        // ......
        System.out.println(num1 + operation + num2 + " = " + result);
    }
}

工厂方法模式虽然避免了每次扩展运算符的时候，都修改工厂类，但是把判断的业务逻辑放到了客户端里，各有缺点吧……不要为了面向对象而面向对象。

改进的工厂方法模式版

不过，还是可以改进的……使用反射动态加载类 + 配置文件/注解 等等，且对重复代码进行提炼和封装……其实框架就这么一步步来的。

代码如下（+和-）：

public interface OpreationFactory {
    Operation getOperation();
}

public class AddFactory implements OpreationFactory {
    @Override
    public Operation getOperation() {
        return new Add();
    }
}

public class SubFactory implements OpreationFactory {
    @Override
    public Operation getOperation() {
        return new Sub();
    }
}

public abstract class Operation {
    private double num1;
    private double num2;

    public double getNum1() {
        return num1;
    }

    public void setNum1(double num1) {
        this.num1 = num1;
    }

    public double getNum2() {
        return num2;
    }

    public void setNum2(double num2) {
        this.num2 = num2;
    }

    public abstract double getResult();
}

public class Add extends Operation {
    @Override
    public double getResult() {
        return this.getNum1() + this.getNum2();
    }
}

public class Sub extends Operation {
    @Override
    public double getResult() {
        return this.getNum1() - this.getNum2();
    }
}

////////////// 封装了一些操作
public enum  Util {
    MAP {
        // TODO 写在配置文件里
        @Override
        public Map<String, String> getMap() {
            Map<String, String> hashMap = new HashMap<>();
            hashMap.put("+", "compute.object.AddFactory");
            hashMap.put("-", "compute.object.SubFactory");

            return hashMap;
        }

        public double compute(double a, double b, OpreationFactory opreationFactory) {
            Operation oper = opreationFactory.getOperation();
            oper.setNum1(a);
            oper.setNum2(b);

            return oper.getResult();
        }
    };

    public abstract Map<String, String> getMap();
    public abstract double compute(double a, double b, OpreationFactory opreationFactory);
}

//////////// 客户端
public class Main {
    private static double result = 0;
    private static double a;
    private static double b;

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        System.out.println("******计算器********
 请输入第一个数：");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String num1 = scanner.nextLine();
        System.out.println("请输入运算符：");
        String operation = scanner.nextLine();
        System.out.println("请输入第二个数：");
        String num2 = scanner.nextLine();
        System.out.println("开始计算。。。。。。");
        a = Double.parseDouble(num1);
        b = Double.parseDouble(num2);
        Class clazz = Class.forName(MAP.getMap().get(operation));
        result = MAP.compute(a, b, (OpreationFactory) clazz.newInstance());
        System.out.println(num1 + operation + num2 + " = " + result);
    }
}

到这里也差不多了，虽然还有很多问题……关键是思想的掌握