【设计模式】工厂模式

工厂模式（Factory Pattern）是 Java 中最常用的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。

简单工厂也称为静态工厂，一般可以用静态方法（类方法）来获取对象。

基本介绍

意图：定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。
主要解决：主要解决接口选择的问题。
何时使用：我们明确地计划不同条件下创建不同实例时。
如何解决：让其子类实现工厂接口，返回的也是一个抽象的产品。
关键代码：创建过程在其子类执行。
应用实例：
- 您需要一辆汽车，可以直接从工厂里面提货，而不用去管这辆汽车是怎么做出来的，以及这个汽车里面的具体实现。
- Hibernate 换数据库只需换方言和驱动就可以。
优点：
- 一个调用者想创建一个对象，只要知道其名称就可以了。
- 扩展性高，如果想增加一个产品，只要扩展一个工厂类就可以。
- 屏蔽产品的具体实现，调用者只关心产品的接口。
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。
使用场景：
- 日志记录器：记录可能记录到本地硬盘、系统事件、远程服务器等，用户可以选择记录日志到什么地方。
- 数据库访问，当用户不知道最后系统采用哪一类数据库，以及数据库可能有变化时。
- 设计一个连接服务器的框架，需要三个协议，"POP3"、"IMAP"、"HTTP"，可以把这三个作为产品类，共同实现一个接口。

注意事项：作为一种创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象，特别是只需要通过 new 就可以完成创建的对象，无需使用工厂模式。如果使用工厂模式，就需要引入一个工厂类，会增加系统的复杂度。

概括

工厂模式（Factory Pattern）是 Java 中最常用的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。

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。

一句话概括工厂模式

简单工厂：一个工厂类，一个产品抽象类。
工厂方法：多个工厂类，一个产品抽象类。
抽象工厂：多个工厂类，多个产品抽象类。

生活中的工厂模式

简单工厂类：一个麦当劳店，可以生产多种汉堡。
工厂方法类：一个麦当劳店，可以生产多种汉堡。一个肯德基店，也可以生产多种汉堡。
抽象工厂类：百胜餐饮集团下有肯德基和百事公司，肯德基生产汉堡，百事公司生成百事可乐。

其实工厂模式就如它的名字一般，是个密不透风的工厂。我们只需要把我们需要的清单交给它，他就能做出相应的物品给我们，而不需要我们亲力亲为，亲手去制造物品。如我们需要汽车 car，我们不需要自己new Car()创建一个汽车对象，而是只需要将 "car"（枚举字符串）这种清单交给工厂就可以了。

类图：

角色分析：

Product：是产品接口
Product1、2、3：是具体产品
Factory：是工厂类，里面有静态方法 createProduct()，负责创建不同的产品。

我的理解

其实工厂模式就如它的名字一般，是个密不透风的工厂。我们只需要把我们需要的清单交给它，他就能做出相应的物品给我们，而不需要我们亲力亲为，亲手去制造物品。如我们需要汽车 car，我们不需要自己new Car()创建一个汽车对象，而是只需要将 "car"（枚举字符串）这种清单交给工厂就可以了。

比如说有个饭馆，会做上百种菜，饭馆里面的老板，还有老顾客，他们当然都知道这个饭馆到底卖哪些菜。但是来了一个新来的顾客他一时间当然不知道这个饭馆到底卖哪些菜，这样的话，我们就需要一个菜单来将这些菜的创建给聚合起来，方便管理与查找。不然的话，上百种菜零零散散很难管理。
不然的话，新顾客需要点菜就必须得依赖每一种菜他才能点，所以我们需要简单工厂来帮我们管理、解耦。

比如说我们这个系统需要一个外卖系统和一个现场购买系统，这两个系统都需要创建披萨，如果重复创建会带来很多冗余，所以需要工厂。

工厂也可以充当一个缓冲层来用，将来如果有什么变化的话，工厂可以起到缓冲的作用，避免因为变化而使系统出现错误，
因为缓冲，底层代码的修改可以不影响到顶层代码的功能。

这是一个树形的创建型设计模式，和包的作用一样，希望用到什么功能就去哪个功能的工厂去找。

个人感觉，这些工厂，抽象工厂，都是为了让类的声明、对象的构造更有层次感，就好像树形图一样，以抽象工厂为根，以不同工厂为枝叶，以工厂的产品为叶子。不然一下这个类，一下那个类，会很凌乱。

追 MM 少不了请吃饭了，麦当劳的鸡翅和肯德基的鸡翅都是 MM 爱吃的东西，虽然口味有所不同，但不管你带 MM 去麦当劳或肯德基，只管向服务员说“来四个鸡翅”就行了，麦当劳和肯德基就是生产鸡翅的 Factory 。

工厂模式：客户类和工厂类分开。消费者任何时候需要某种产品，只需向工厂请求即可。消费者无须修改就可以接纳新产品。缺点是当产品修改时，工厂类也要做相应的修改。如：如何创建及如何向客户端提供。

应用实例

看一个具体的需求
看一个披萨的项目：要便于披萨种类的扩展，要便于维护

披萨的种类很多(比如 GreekPizz、CheesePizz 等)
披萨的制作有 prepare，bake, cut, box
完成披萨店订购功能。

使用传统方式

思路分析(类图)
编写 OrderPizza.java 去订购需要的各种 Pizza

public class OrderPizza {
    public static void main(String[] args) {

        //我们需要什么披萨就创建什么披萨
        //创建芝士披萨
        Pizza pizza = new CheesePizza();
        //Pizza pizza = new PepperPizza();
        //Pizza pizza = new GreekPizza();
    }
}

传统的方式的优缺点：

优点：比较好理解，简单易操作。
缺点：如果我们有几十种不同的披萨，我们程序员就要硬生生记住这些不同的披萨类名，还不能出错。
若服务器中披萨的类名一改，我们客户端使用的披萨类名也要改。

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 对象封装到一个类中，这样我们有新的 Pizza 种类时，只需要修改该类就可，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

使用简单工厂模式

简单工厂模式的设计方案: 定义一个可以实例化 Pizaa 对象的类，封装创建对象的代码。
简单工厂模式也叫 静态工厂模式，可以将方法静态化为类方法，直接用类调用。

类图：

代码示例：

package com.nemo.factory.simplefactory.pizzastore.order;

import com.nemo.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.CheesePizza;
import com.nemo.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.GreekPizza;
import com.nemo.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.PepperPizza;
import com.nemo.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;


//简单工厂类
public class SimpleFactory {

    //更加 orderType 返回对应的 Pizza 对象
    public Pizza createPizza(String orderType) {

        Pizza pizza = null;

        System.out.println("使用简单工厂模式");
        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");
        }

        return pizza;
    }

    //简单工厂模式 也叫 静态工厂模式
    public static Pizza createPizza2(String orderType) {

        Pizza pizza = null;

        System.out.println("使用简单工厂模式 2");
        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");
        }

        return pizza;
    }
}

优化：
我看到网上有很多用反射来使披萨不用去一个一个 if-else。

其实使用反射是一种不错的办法，但反射也是从类名反射而不能从类反射！

先看一下工厂模式是用来干什么的——属于创建模式，解决子类创建问题的。换句话来说，调用者并不知道运行时真正的类名，只知道从“Circle"可以创建出一个shape接口的类，至于类的名称是否叫'Circle"，调用者并不知情。所以真正的对工厂进行扩展的方式（防止程序员调用出错）可以考虑使用一个枚举类（防止传入参数时，把circle拼写错误）。

如果调用者参肯定类型是Circle的话，那么其工厂没有存在的意义了！

比如 IShape shape = new Circle();这样不是更好？也就是说调用者有了Circle这个知识是可以直接调用的，根据DP（迪米特法则）其实调用者并不知道有一个Circle类的存在，他只需要知道这个IShape接口可以计算圆面积，而不需要知道；圆这个类到底是什么类名——他只知道给定一个”circle"字符串的参数,IShape接口可以自动计算圆的面积就可以了！

其实在.net类库中存在这个模式的的一个典型的。但他引入的另一个概念“可插入编程协议”。

那个就是WebRequest req = WebRequest.Create("http://ccc......");可以自动创建一个HttpWebRequest的对象，当然，如果你给定的是一个ftp地址，他会自动创建一个FtpWebRequest对象。工厂模式中着重介绍的是这种通过某个特定的参数，让你一个接口去干对应不同的事而已！而不是调用者知道了类！

比如如果圆的那个类名叫"CircleShape“呢？不管是反射还是泛型都干扰了你们具体类的生成！其实这个要说明的问题就是这个，调用者（clinet)只知道IShape的存在，在创建时给IShape一个参数"Circle",它可以计算圆的面积之类的工作，但是为什么会执行这些工作，根据迪米特法则，client是不用知道的。

我想问一下那些写笔记的哥们，如果你们知道了泛型，那么为什么不直接使用呢？干吗还需要经过工厂这个类呢？不觉得多余了吗？

如果，我只是说如果，如果所有从IShape继承的类都是Internal类型的呢？而client肯定不会与IShape一个空间！这时，你会了现你根本无法拿到这个类名！

Create时使用注册机制是一种简单的办法，比如使用一个枚举类，把功能总结到一处。而反射也是一种最简单的办法，调用者输入的名称恰是类名称或某种规则时使用，比如调用者输入的是Circle，而类恰是CircleShape，那么可以通过输入+”Shape"字符串形成新的类名，然后从字符串将运行类反射出来！

工厂的创建行为，就这些作用，还被你们用反射或泛型转嫁给了调用者（clinet)，那么，这种情况下，要工厂类何用？！

使用枚举类优化

优化一

增加枚举类

public enum PizzaType {
    GREEKPIZZA,
    CHEESEPIZZA,
    PEPPERPIZZA
}

修改工厂类的工厂方法，个人建议工厂方法应该是静态方法或者采用单例模式：

public class SimpleFactory {
    public static Pizza createPizza(PizzaType type) {
        switch(type) {
            case GREEKPIZZA:
                return new GreekPizza();
            case CHEESEPIZZA:
                return new CheesePizza();
            case PEPPERPIZZA:
                return new PepperPizza();
            default:
                throw new UnknownTypeException();
        }
    }
}

最后是使用示例：

public class FactoryPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //获取 GreekPizza 的对象
        Pizza pizza1 = SimpleFactory.createPizza(PizzaType.GREEKPIZZA);
    }
}

优化二

public enum Factory {
    //使用构造方法，构造枚举类型对象
    GREEKPIZZA(new GreekPizza(),"GREEKPIZZA"),
    CHEESEPIZZA(new CheesePizza(),"CHEESEPIZZA"),
    PEPPERPIZZA(new PepperPizza(),"PEPPERPIZZA");
    
    // 成员变量，上面的构造方法就取决于这些成员变量
    private Pizza pizza;  
    private String name;  
    
    // 普通方法  
    public static Pizza getPizza(String name) {  
        for (Factory c : Factory.values()) {  
            if (c.name == name) {  
                return c.pizza;  
            }  
        }  
        return null;  
    } 

    // 构造方法  
    private Factory(Pizza pizza, String name) {  
        this.pizza = pizza;  
        this.name = name;  
    } 
    public String getName() {
        return name;
    }
    public Pizza getPizza() {
        return pizza;
    }
    public void setPizza(Pizza pizza) {
        this.pizza = pizza;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

public class FactoryPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //获取 GreekPizza 的对象
        /*使用枚举类*/
        Pizza pizza1 = Factory.getPizza("GREEKPIZZA");
        Pizza pizza2 = Factory.getPizza("CHEESEPIZZA");
        Pizza pizza3 = Factory.getPizza("PEPPERPIZZA");
    }
}

工厂模式小结

工厂模式的意义：
将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性。
三种工厂模式（简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式）
设计模式的依赖抽象原则
- 创建对象实例时，不要直接 new 类, 而是把这个 new 类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的引用。
- 不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现 interface（接口）
- 不要覆盖基类中已经实现的方法。

posted @ 2020-07-09 15:22 Nemo& 阅读(427) 评论(1) 编辑收藏举报

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