JAVA设计模式之工厂模式—Factory Pattern

1.工厂模式简介

工厂模式用于对象的创建，使得客户从具体的产品对象中被解耦。

2.工厂模式分类

这里以制造coffee的例子开始工厂模式设计之旅。

我们知道coffee只是一种泛举，在点购咖啡时需要指定具体的咖啡种类：美式咖啡、卡布奇诺、拿铁等等。

/** * * 拿铁、美式咖啡、卡布奇诺等均为咖啡家族的一种产品 * 咖啡则作为一种抽象概念 * @author Lsj * */ public abstract class Coffee { /** * 获取coffee名称 * @return */ public abstract String getName(); } /** * 美式咖啡 * @author Lsj * */ public class Americano extends Coffee { @Override public String getName() { return "美式咖啡"; } } /** * 卡布奇诺 * @author Lsj * */ public class Cappuccino extends Coffee { @Override public String getName() { return "卡布奇诺"; } } /** * 拿铁 * @author Lsj * */ public class Latte extends Coffee { @Override public String getName() { return "拿铁"; } }

2.1 简单工厂

简单工厂实际不能算作一种设计模式，它引入了创建者的概念，将实例化的代码从应用代码中抽离，在创建者类的静态方法中只处理创建对象的细节，后续创建的实例如需改变，只需改造创建者类即可，

但由于使用静态方法来获取对象，使其不能在运行期间通过不同方式去动态改变创建行为，因此存在一定局限性。

/** * 简单工厂--用于创建不同类型的咖啡实例 * @author Lsj * */ public class SimpleFactory { /** * 通过类型获取Coffee实例对象 * @param type 咖啡类型 * @return */ public static Coffee createInstance(String type){ if("americano".equals(type)){ return new Americano(); }else if("cappuccino".equals(type)){ return new Cappuccino(); }else if("latte".equals(type)){ return new Latte(); }else{ throw new RuntimeException("type["+type+"]类型不可识别，没有匹配到可实例化的对象！"); } } public static void main(String[] args) { Coffee latte = SimpleFactory.createInstance("latte"); System.out.println("创建的咖啡实例为:" + latte.getName()); Coffee cappuccino = SimpleFactory.createInstance("cappuccino"); System.out.println("创建的咖啡实例为:" + cappuccino.getName()); } }

2.2 工厂方法模式

定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个，工厂方法让类把实例化推迟到了子类。

场景延伸：不同地区咖啡工厂受制于环境、原料等因素的影响，制造出的咖啡种类有限。中国咖啡工厂仅能制造卡布奇诺、拿铁，而美国咖啡工厂仅能制造美式咖啡、拿铁。

/** * 定义一个抽象的咖啡工厂 * @author Lsj */ public abstract class CoffeeFactory { /** * 生产可制造的咖啡 * @return */ public abstract Coffee[] createCoffee(); } /** * 中国咖啡工厂 * @author Lsj * */ public class ChinaCoffeeFactory extends CoffeeFactory { @Override public Coffee[] createCoffee() { // TODO Auto-generated method stub return new Coffee[]{new Cappuccino(), new Latte()}; } } /** * 美国咖啡工厂 * @author Lsj * */ public class AmericaCoffeeFactory extends CoffeeFactory { @Override public Coffee[] createCoffee() { // TODO Auto-generated method stub return new Coffee[]{new Americano(), new Latte()}; } } /** * 工厂方法测试 * @author Lsj * */ public class FactoryMethodTest { static void print(Coffee[] c){ for (Coffee coffee : c) { System.out.println(coffee.getName()); } } public static void main(String[] args) { CoffeeFactory chinaCoffeeFactory = new ChinaCoffeeFactory(); Coffee[] chinaCoffees = chinaCoffeeFactory.createCoffee(); System.out.println("中国咖啡工厂可以生产的咖啡有："); print(chinaCoffees); CoffeeFactory americaCoffeeFactory = new AmericaCoffeeFactory(); Coffee[] americaCoffees = americaCoffeeFactory.createCoffee(); System.out.println("美国咖啡工厂可以生产的咖啡有："); print(americaCoffees); } }

2.3 抽象工厂

提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。

在上述的场景上继续延伸：咖啡工厂做大做强，引入了新的饮品种类：茶、 碳酸饮料。中国工厂只能制造咖啡和茶，美国工厂只能制造咖啡和碳酸饮料。

如果用上述工厂方法方式，除去对应的产品实体类还需要新增2个抽象工厂（茶制造工厂、碳酸饮料制造工厂），4个具体工厂实现。随着产品的增多，会导致类爆炸。

所以这里引出一个概念产品家族，在此例子中，不同的饮品就组成我们的饮品家族， 饮品家族开始承担创建者的责任，负责制造不同的产品。

/** * 抽象的饮料产品家族制造工厂 * @author Lsj * */ public interface AbstractDrinksFactory { /** * 制造咖啡 * @return */ Coffee createCoffee(); /** * 制造茶 * @return */ Tea createTea(); /** * 制造碳酸饮料 * @return */ Sodas createSodas(); } /** * 中国饮品工厂 * 制造咖啡与茶 * @author Lsj * */ public class ChinaDrinksFactory implements AbstractDrinksFactory { @Override public Coffee createCoffee() { // TODO Auto-generated method stub return new Latte(); } @Override public Tea createTea() { // TODO Auto-generated method stub return new MilkTea(); } @Override public Sodas createSodas() { // TODO Auto-generated method stub return null; } } /** * 美国饮品制造工厂 * 制造咖啡和碳酸饮料 * @author Lsj * */ public class AmericaDrinksFactory implements AbstractDrinksFactory { @Override public Coffee createCoffee() { // TODO Auto-generated method stub return new Latte(); } @Override public Tea createTea() { // TODO Auto-generated method stub return null; } @Override public Sodas createSodas() { // TODO Auto-generated method stub return new CocaCola(); } } /** * 抽象工厂测试类 * @author Lsj * */ public class AbstractFactoryTest { static void print(Drink drink){ if(drink == null){ System.out.println("产品：--" ); }else{ System.out.println("产品：" + drink.getName()); } } public static void main(String[] args) { AbstractDrinksFactory chinaDrinksFactory = new ChinaDrinksFactory(); Coffee coffee = chinaDrinksFactory.createCoffee(); Tea tea = chinaDrinksFactory.createTea(); Sodas sodas = chinaDrinksFactory.createSodas(); System.out.println("中国饮品工厂有如下产品："); print(coffee); print(tea); print(sodas); AbstractDrinksFactory americaDrinksFactory = new AmericaDrinksFactory(); coffee = americaDrinksFactory.createCoffee(); tea = americaDrinksFactory.createTea(); sodas = americaDrinksFactory.createSodas(); System.out.println("美国饮品工厂有如下产品："); print(coffee); print(tea); print(sodas); } }

3.总结

简单工厂：不能算是真正意义上的设计模式，但可以将客户程序从具体类解耦。

工厂方法：使用继承，把对象的创建委托给子类，由子类来实现创建方法，可以看作是抽象工厂模式中只有单一产品的情况。

抽象工厂：使对象的创建被实现在工厂接口所暴露出来的方法中。

工厂模式可以帮助我们针对抽象/接口编程，而不是针对具体类编程，在不同的场景下按具体情况来使用。

参考书籍：

《HeadFirst 设计模式》