工厂模式(简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式)（图解+源码）
简单工厂模式
基本介绍
- 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.
注：GOF 在《设计模式》一书中将工厂模式分为两类：工厂方法模式（Factory Method）与抽象工厂模式（Abstract Factory）。将简单工厂模式（Simple Factory）看为工厂方法模式的一种特例，两者归为一类。
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。
使用传统的方式来完成
- 思路分析(类图)
编写OrderPizza.java 去订购需要的各种Pizza
2)代码实现
public OrderPizza() {
Pizza pizza = null;
String orderType; // 订购披萨的类型
do {
orderType = getType();
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");
} else {
break;
}
//输出pizza 制作过程
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} while (true);
}
传统的方式的优缺点
- 优点是比较好理解，简单易操作。
- 缺点是违反了设计模式的ocp 原则，即对扩展开放，对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码.
- 比如我们这时要新增加一个Pizza 的种类(Pepper 披萨)，我们需要做如下修改.
如果我们增加一个Pizza 类，只要是订购Pizza 的代码都需要修改.
4) 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
概念：简单工厂模式的实质是由一个工厂类根据传入的参数，动态决定应该创建哪一个产品类（这些产品类继承自一个父类或接口）的实例。
组成：
工厂（Creator）角色：
简单工厂模式的核心，它负责实现创建所有实例的内部逻辑。工厂类的创建产品类的方法可以被外界直接调用，创建所需的产品对象。
抽象产品（Product）角色：
简单工厂模式所创建的所有对象的父类，它负责描述所有实例所共有的公共接口。
具体产品（Concrete Product）角色：
是简单工厂模式的创建目标，所有创建的对象都是充当这个角色的某个具体类的实例。
类图：
- 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。
- 代码示例
普通OrderPizza类
public class OrderPizza {
//定义一个简单工厂对象
SimpleFactory simpleFactory;
Pizza pizza = null;
//构造器
public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) {
setFactory(simpleFactory);
}
public void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {
String orderType = ""; //用户输入的
this.simpleFactory = simpleFactory; //设置简单工厂对象
do {
orderType = getType();
pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderType);
//输出pizza
if(pizza != null) { //订购成功
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} else {
System.out.println(" 订购披萨失败");
break;
}
}while(true);
}
// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
静态OrderPizza2类
public class OrderPizza2 {
Pizza pizza = null;
String orderType = "";
// 构造器
public OrderPizza2() {
do {
orderType = getType();
pizza = SimpleFactory.createPizza2(orderType);
// 输出pizza
if (pizza != null) { // 订购成功
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} else {
System.out.println(" 订购披萨失败 ");
break;
}
} while (true);
}
// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
工厂类
//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;
}
}
工厂方法模式
看一个新的需求
披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如北京的奶酪pizza、北京的胡椒pizza 或者是伦敦的奶酪pizza、伦敦的胡椒pizza。
思路1
使用简单工厂模式，创建不同的简单工厂类，比如BJPizzaSimpleFactory、LDPizzaSimpleFactory 等等.从当前这个案例来说，也是可以的，但是考虑到项目的规模，以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好
思路2
使用工厂方法模式
工厂方法模式介绍
-
工厂方法模式设计方案：将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法，在不同的口味点餐子类中具体实现。
-
工厂方法模式：定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。
工厂方法模式的结构
-
抽象工厂角色： 这是工厂方法模式的核心，它与应用程序无关。是具体工厂角色必须实现的接口或者必须继承的父类。在 java 中它由抽象类或者接口来实现。
-
具体工厂角色：它含有和具体业务逻辑有关的代码。由应用程序调用以创建对应的具体产品的对象。
-
抽象产品角色：它是具体产品继承的父类或者是实现的接口。在 java 中一般有抽象类或者接口来实现。
-
具体产品角色：具体工厂角色所创建的对象就是此角色的实例。在 java 中由具体的类来实现。
类图：
工厂方法模式应用案例
-
披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如北京的奶酪pizza、北京的胡椒pizza 或者是伦敦的奶酪pizza、伦敦的胡椒pizza
-
思路分析图解
-
看代码实现
OrderPizza 类
public abstract class OrderPizza {
//定义一个抽象方法，createPizza , 让各个工厂子类自己实现
abstract Pizza createPizza(String orderType);
// 构造器
public OrderPizza() {
Pizza pizza = null;
String orderType; // 订购披萨的类型
do {
orderType = getType();
pizza = createPizza(orderType); //抽象方法，由工厂子类完成
//输出pizza 制作过程
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} while (true);
}
// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
public class BJOrderPizza extends OrderPizza {
@Override
Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
if(orderType.equals("cheese")) {
pizza = new BJCheesePizza();
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new BJPepperPizza();
}
// TODO Auto-generated method stub
return pizza;
}
}
public class LDOrderPizza extends OrderPizza {
@Override
Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
if(orderType.equals("cheese")) {
pizza = new LDCheesePizza();
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new LDPepperPizza();
}
// TODO Auto-generated method stub
return pizza;
}
}
抽象工厂模式
基本介绍
-
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
-
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。
-
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)。
-
将工厂抽象成两层，AbsFactory(抽象工厂) 和具体实现的工厂子类。程序员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。
角色
-
抽象工厂角色： 这是工厂方法模式的核心，它与应用程序无关。是具体工厂角色必须实现的接口或者必须继承的父类。在 java 中它由抽象类或者接口来实现。
-
具体工厂角色：它含有和具体业务逻辑有关的代码。由应用程序调用以创建对应的具体产品的对象。在 java 中它由具体的类来实现。
-
抽象产品角色：它是具体产品继承的父类或者是实现的接口。在 java 中一般有抽象类或者接口来实现。
-
具体产品角色：具体工厂角色所创建的对象就是此角色的实例。在 java 中由具体的类来实现。
类图如下：
类图
需求类图
抽象工厂模式应用实例
使用抽象工厂模式来完成披萨项目.
//一个抽象工厂模式的抽象层(接口)
public interface AbsFactory {
//让下面的工厂子类来 具体实现
public Pizza createPizza(String orderType);
}
//这是工厂子类
public class BJFactory implements AbsFactory {
@Override
public Pizza createPizza(String orderType) {
System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
// TODO Auto-generated method stub
Pizza pizza = null;
if(orderType.equals("cheese")) {
pizza = new BJCheesePizza();
} else if (orderType.equals("pepper")){
pizza = new BJPepperPizza();
}
return pizza;
}
}
public class LDFactory implements AbsFactory {
@Override
public Pizza createPizza(String orderType) {
System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
Pizza pizza = null;
if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new LDCheesePizza();
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new LDPepperPizza();
}
return pizza;
}
}
public class OrderPizza {
AbsFactory factory;
// 构造器
public OrderPizza(AbsFactory factory) {
setFactory(factory);
}
private void setFactory(AbsFactory factory) {
Pizza pizza = null;
String orderType = ""; // 用户输入
this.factory = factory;
do {
orderType = getType();
// factory 可能是北京的工厂子类，也可能是伦敦的工厂子类
pizza = factory.createPizza(orderType);
if (pizza != null) { // 订购ok
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} else {
System.out.println("订购失败");
break;
}
} while (true);
}
// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
工厂模式在JDK-Calendar 应用的源码分析
- JDK 中的Calendar 类中，就使用了简单工厂模式
import java.util.Calendar;
public class Factory {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
// getInstance 是 Calendar 静态方法
Calendar cal = Calendar.getInstance();//Calendar类的源码
// 注意月份下标从0开始，所以取月份要+1
System.out.println("年:" + cal.get(Calendar.YEAR));
System.out.println("月:" + (cal.get(Calendar.MONTH) + 1));
System.out.println("日:" + cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
System.out.println("时:" + cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY));
System.out.println("分:" + cal.get(Calendar.MINUTE));
System.out.println("秒:" + cal.get(Calendar.SECOND));
}
}
public static Calendar getInstance(){
return createCalendar
(TimeZone.getDefault(),
Locale.getDefault(Locale.Category.FORMAT));
}
private static Calendar createCalendar(TimeZone zone,
Locale aLocale) {
if (provider != null) {
try {
return provider.getInstance(zone, aLocale);//默认方式获取 } catch (IllegalArgumentException iae) {
// fall back to the default instantiation } }
Calendar cal = null;
if (aLocale.hasExtensions()) {
String caltype = aLocale.getUnicodeLocaleType("ca");
}
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。
源码
总结
简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类（工厂类）来封装实例化对象的行为(代码)
工厂方法模式： 定义了一个创建对象的抽象方法，由子类（子工厂）决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。
抽象工厂模式：将工厂抽象成两层，AbsFactory(抽象工厂) 和具体实现的工厂子类。程序员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。
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