GOF23设计模式之:工厂模式

工厂模式

实现了创建者和调用者的分离
简单工厂模式

用来产生同一等级结构中的任意产品(对于新增的产品,需要修改已有代码)
工厂方法模式

用来生产同一等级结构中的固定产品(支持增加任意产品)
抽象工厂模式

用来生产不同产品族的全部产品(对于增加新的产品,无能为力;支持增加产品族)
面向对象设计的基本原则

OPC(开闭原则,Open-Close Principle):一个软件的实体应对对扩展开发,对修改关闭

DIP(依赖倒转原则,Dependence Inversion Principle):要针对接口编程,不要针对实现编程

LOD(迪米特法则,Low of Demeter):只与你直接的朋友通信,而避免和陌生人通信
核心本质
- 实例化对象,用工厂方法代替new操作
- 将选择实现类,创建对象同一管理和控制.从而将调用者跟我们的实现类解耦

简单工厂模式(使用的比较多)

简单工厂模式也叫静态工厂模式,就是工厂类一般是使用静态方法,通过接收不同的参数来返回不同的对象实例
对于增加的新产品无能为力!不修改代码的话是无法扩展的

Car接口:

public interface Car {

    void run();
}

Car的两个子类:

public class Audi implements Car{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("奥迪在跑!");
    }

}

public class Byd implements Car{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("比亚迪在跑!");

    }

}

工厂1:

public class CarFactory {

    public static Car CreatCar(String type){
        if("奥迪".equals(type)){
            return new Audi();
        }else if("比亚迪".equals(type)){
            return new Byd();
        }else {
            return null;
        }
    }
}

工厂2:

public class CarFactory2 {

    public static Car getAudi(){
        return new Audi();
    }

    public static Car getByd(){
        return new Byd();
    }
}

Client:

/**
 * 测试在没有工厂模式的情况下
 * @author Matrix42
 *
 */
public class Client01 {

    public static void main(String[] args) {
        Car c1 = new Audi();
        Car c2 = new Byd();

        c1.run();
        c2.run();
    }
}

public class Client02 {

    public static void main(String[] args) {
        Car c1 = CarFactory.CreatCar("奥迪");
        Car c2 = CarFactory.CreatCar("比亚迪");

        c1.run();
        c2.run();
    }
}

工厂方法模式

为了避免工厂模式的缺点,不完全满足OCP
工厂方法模式和简单工厂模式最大的不同在于,简单工厂模式只有一个(对于一个项目或者一个独立模块而言)工厂类,而工厂方法模式由一组实现了相同接口的工厂类
虽然工厂方法模式符号OCP但是会建很多类,实际用的比较多的还是简单工厂模式

Car接口:

public interface Car {

    void run();
}

Car的两个子类:

public class Audi implements Car{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("奥迪在跑!");
    }
}

public class Byd implements Car{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("比亚迪在跑!");  
    }
}

两个工厂:

public class AudiFactory implements CarFactory{

    @Override
    public Car creatCar() {
        return new Audi();    
    }
}

public class BydFactory implements CarFactory{

    @Override
    public Car creatCar() {
        return new Byd();
    }
}

Client:

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Car c1 = new AudiFactory().creatCar();
        Car c2 = new BydFactory().creatCar();

        c1.run();
        c2.run();
    }
}

新增类:

public class Benz implements Car{

    @Override
    public void run(){
        System.out.println("奔驰在跑!");
    }
}

新增工厂类:

public class BenzFactory implements CarFactory{

    @Override
    public Car creatCar() {
        return new Benz();
    }
}

简单工厂模式和工厂方法模式的对比

结构复杂度

从这个角度比较，显然简单工厂模式要占优。简单工厂模式只需一个工厂类，而工厂方法模式的工厂类随着产品类个数增加而增加，这无疑会使类的个数越来越多，从而增加了结构的复杂程度
代码复杂度

代码复杂度和结构复杂度是一对矛盾，既然简单工厂模式在结构方面相对简洁，郡么它在代码方圆肯定是比工厂方法模式复杂.简单工厂模式的工厂类随着产品类的增加需要增加很多方法(或代码),而工厂方法模式每个具体工厂类只完成单一任务,代码简洁
客户端编程难度

工厂方法模式虽然在工厂类结构中引入了接口从而满足了OCP，但是在客户端编码中需要对工厂类进行实例化。而简单工厂模式的工厂类是一个静态类,在客户端无需实例化,这无疑是个吸引人的优点
管理上的难度

这是个关键的问题,我们先谈扩展,众所周知，工厂方法模式完全满足OCP,即它有非常良好的扩展性,那是否就说明了简单工厂模式就没有扩展性呢?答案是否定的.简单工厂模式同样具有良好的扩展性----扩展的时候仅需要修改少量趵代码(修改工厂类的代码)就可以满足扩展性的要求了,尽管这没有完全满足OCP,但我们不需要太拘泥于设计理论,要知道，sun提供的Java官方工具包中也有很多没有满足OCP的例子啊

然后我们从维护性的角度分析下,假如某个具体产品类需要进行一定的修改,很可能需要修改对应的工厂类,当同时需要修改多个产品类的时候,対工厂类的修改发会变得相当麻烦(对号入座已经是个问题了)反而简单工厂没有这些麻烦,当多个产品类需要修改时,简单工厂模式仍然仅仅需要修改唯一的工厂类(无论怎样都能改到满足要求吧?大不了把这个类重写)

抽象工厂模式

用来生产不同产品族的全部产品(对于增加新的产品无能为力,支持增加产品族)
抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本,在有多个业务品种,业务分类时,通过抽象工厂模式产生需要的对象是一种非常好的解决方式

public interface Engine {
    void run();
    void start();
}

class LuxuryEngine implements Engine{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("转得快!");

    }

    @Override
    public void start() {
        System.out.println("启动快!可以自动启停!");

    }

}

class LowEngine implements Engine{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("转的慢!");

    }

    @Override
    public void start() {
        System.out.println("启动慢!");

    }

}

public interface Seat {
    void massage();
}

class LuxurySeat implements Seat{

    @Override
    public void massage() {
        System.out.println("可以自动按摩!");

    }

}

class LowSeat implements Seat{

    @Override
    public void massage() {
        System.out.println("不能自动按摩!");

    }

}

public interface Tyre {
    void revolve();
}

class LuxuryTyre implements Tyre{

    @Override
    public void revolve() {
        System.out.println("磨损慢!");

    }

}

class LowTyre implements Tyre{

    @Override
    public void revolve() {
        System.out.println("磨损快!");

    }

}

public interface CarFactory {
    Engine createEngine();
    Seat createSeat();
    Tyre createTyre();
}

public class LuxuryCarFactory implements CarFactory{

    @Override
    public Engine createEngine() {
        return new LuxuryEngine();

    }

    @Override
    public Seat createSeat() {
        return new LuxurySeat();

    }

    @Override
    public Tyre createTyre() {
        return new LuxuryTyre();

    }

}

public class LowCarFactory implements CarFactory{

    @Override
    public Engine createEngine() {
        return new LowEngine();
    }

    @Override
    public Seat createSeat() {
        return new LowSeat();
    }

    @Override
    public Tyre createTyre() {
        return new LowTyre();
    }

}

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        CarFactory factory = new LuxuryCarFactory();
        Engine engine = factory.createEngine();
        Seat seat = factory.createSeat();
        Tyre tyre = factory.createTyre();

    }

}

工厂模式要点

简单工厂模式(静态工厂模式)
- 虽然某种程度不符合设计模式,但实际使用最多
工厂方法模式
- 不修改已有类的前提下,通过增加新的工厂类实现扩展
抽象工厂模式
- 不可以增加产品,可以增加产品族

应用场景

JDK中Calendar的getInstance方法
JDBC中Connection对象的获取
Hibernate中SessionFactory创建Session
Spring中IOC容器创建管理bean对象
XML解析时的DocumentBuilderFactory创建解析器对象
反射中Class对象的newInstance()