Java设计模式之工厂模式

1. 简单工厂模式

1.1 介绍

  • 简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一

个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族

中最简单实用的模式

  • 简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行

为(代码)

  • 在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会

使用到工厂模式.

1.2 示例代码

// 创建一个抽象方法用来生成汽车
abstract class Car {
    public abstract void produce();
}
// 继承抽象汽车工厂，生产奔驰汽车
public class BenchiCar extends Car {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("生产奔驰");
    }
}
// 继承抽象汽车工厂，生产宝马汽车
public class BaomaCar extends Car {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("生产宝马");
    }
}
// 定义汽车工厂
public class CarFactory {
    // 通过反射获取类信息，生产对应的汽车
    public Car getCar(Class c) {
        Car car = null;
        try {
            car = (Car) Class.forName(c.getName()).newInstance();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return video;
    }
}
// 使用
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        CarFactory carFactory = new CarFactory();
        Car car = carFactory.getCar(BenchiCar.class);
        car.produce();
    }
}

1.3 使用场景

  • 工厂类负责创建的对象比较少
  • 客户端只知道传入工厂类的参数对于如何创建对象逻辑不关心

1.4 优缺点

1.4.1 优点
  • 只需要传入人一个正确的参数，就可以获取你需要的对象而无需知道知道其创建细节
1.4.2 缺点
  • 工厂类的职责相对过重，增加新的产品需要修改工厂类的判断逻辑，违背了开闭原则

2. 工厂模式

2.1 介绍

  • 定义一个创建对象的接口，但让实现这个接口的类来决定实例化哪个类，工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。
  • 创建型

2.2 示例代码

// 定义一个抽象Video
abstract class Video {
    public abstract void produce();
}
// 定义java视频类
public class JavaVideo extends Video {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("录制java视频");
    }
}
// 定义Python视频类
public class PythonVideo extends Video {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("录制python视频");
    }
}
// 定义一个抽象视频生产工厂
public abstract class VideoFactory {
    public abstract Video getVideo();
}
// Java生产视频的工厂
public class JavaVideoFactory extends VideoFactory {
    @Override
    public Video getVideo() {
        return new JavaVideo();
    }
}
// Python生产视频的工厂
public class PythonVideoFactory extends VideoFactory {
    @Override
    public Video getVideo() {
        return new PythonVideo();
    }
}
// 使用
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        VideoFactory videoFactory = new JavaVideoFactory();
        Video video = videoFactory.getVideo();
        video.produce();
    }
}

2.3 UML类图

Java设计模式之三种工厂模式_简单工厂模式

2.4 使用场景

  • 创建对象需要大量重复的代码
  • 客户端不依赖于产品类的实例如何被创建
  • 一个类通过其子类来指定创建哪个对象

2.5 优缺点

2.5.1 优点
  • 用户只需要关心所需产品对应的工厂，无需关心创建细节
  • 加入新产品符合开闭原则，提高可扩展性
2.5.2 缺点
  • 类的个数容易过多，增加复杂度
  • 增加了系统的抽象性和理解难度

3. 抽象工厂模式

3.1 介绍

  1. 抽象工厂模式：定义了一个​​interface​​用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类 。
  2. 抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
  3. 从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进(或者称为进一步的抽象)。
  4. 将工厂抽象成两层，​​AbsFactory​​(抽象工厂) 和 具体实现的工厂子类。可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇， 更利于代码的维护和扩展。

3.2 基本概念

  1. 产品等级结构：产品等级结构即产品的继承结构，如一个抽象类是电视机，其子类有海尔电视机、海信电视机、TCL电视机，则抽象电视机与具体品牌的电视机之间构成了一个产品等级结构，抽象电视机是父类，而具体品牌的电视机是其子类。
  2. 产品族：在抽象工厂模式中，产品族是指由同一个工厂生产的，位于不同产品等级结构中的一组产品，如海尔电器工厂生产的海尔电视机、海尔电冰箱，海尔电视机位于电视机产品等级结构中，海尔电冰箱位于电冰箱产品等级结构中，海尔电视机、海尔电冰箱构成了一个产品族。

3.3 代码实现

// 定义课程工厂
public interface CourseFactory {
    Video getVideo();
    Article getArticle();
}
// 定义抽象手记类
public abstract class Article {
    public abstract void produce();
}
// 定义抽象视频类
public abstract class Video {
    public abstract void produce();
}
// 定义java视频实现抽象方法
public class JavaVideo extends Video {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("java手记");
    }
}
// 定义Python视频实现抽象方法
public class PythonVideo extends Video {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("Python手记");
    }
}
// 定义Java手记实现抽象方法
public class JavaArticle extends Article {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("Java article视频");
    }
}
// 定义Python手记实现抽象方法
public class PythonArticle extends Article {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("Python article视频");
    }
}
// 定义Java课程工厂
public class JavaCourseFactory implements CourseFactory {
    @Override
    public Video getVideo() {
        return new JavaVideo();
    }
    @Override
    public Article getArticle() {
        return new JavaArticle();
    }
}
// 定义Python课程工厂
public class PythonCourseFactory implements CourseFactory {
    @Override
    public Video getVideo() {
        return new PythonVideo();
    }
    @Override
    public Article getArticle() {
        return new PythonArticle();
    }
}
// 使用
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        CourseFactory courseFactory = new JavaCourseFactory();
        Article article = courseFactory.getArticle();
        Video video = courseFactory.getVideo();
        article.produce();
        video.produce();
    }
}

3.4 ​​UML​​图

Java设计模式之三种工厂模式_简单工厂模式_02

3.5 适用场景

  • 客户端不依赖于产品类实例如何被创建、实现等细节；
  • 强调一系列想关产品对象一起使用创建对象需要大量代码；
  • 提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而被客户端不依赖于具体的实现

3.6 优点缺点

3.6.1 优点
  • 具体产品在应用层代码隔离，无须关心创建细节
  • 将一个系列的产品族同一到一起创建
3.6.2 缺点
  • 规定了所有可能被创建的产品集合，产品族中扩展新的产品困难，需要修改抽象工厂的接口

3.5 适用场景

  • 客户端不依赖于产品类实例如何被创建、实现等细节；
  • 强调一系列想关产品对象一起使用创建对象需要大量代码；
  • 提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而被客户端不依赖于具体的实现

3.6 优点缺点

3.6.1 优点
  • 具体产品在应用层代码隔离，无须关心创建细节
  • 将一个系列的产品族同一到一起创建
3.6.2 缺点
  • 规定了所有可能被创建的产品集合，产品族中扩展新的产品困难，需要修改抽象工厂的接口
  • 增加了系统的抽象性和理解难度