java设计模式 - 工厂模式

本文详细介绍了工厂模式的三种类型:简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。简单工厂模式中,通过工厂类创建产品,但不易扩展;工厂方法模式遵循开闭原则,新增产品只需增加新的工厂类;抽象工厂模式则能创建产品族,但扩展困难。总结了各模式的角色和优缺点,展示了如何在不同场景下选择合适的工厂模式。

目录

一、简介

二、简单工厂模式

三、工厂方法模式

四、抽象工厂模式

五、总结


一、简介

工厂模式主要是为创建对象提供过渡接口,以便将创建对象的具体过程屏蔽隔离起来,达到提高灵活性的目的。

工厂模式有三种:简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式。

二、简单工厂模式

简单工厂模式由三类角色组成:抽象产品、具体产品、工厂类。

  抽象产品(宝马): 


  1. public abstract class BMW {

  2. /**

  3. * 宝马介绍

  4. */

  5. abstract void introduce();

  6. }

  具体产品(宝马三系、宝马五系):


  1. public class BMW320 extends BMW {

  2. @Override

  3. void introduce() {

  4. System.out.println("宝马三系");

  5. }

  6. }


  1. public class BMW525 extends BMW {

  2. @Override

  3. void introduce() {

  4. System.out.println("宝马五系");

  5. }

  6. }

  工厂类(宝马三五系生产车间):


  1. public class BMWFactory {

  2. /**

  3. * 宝马生产

  4. *

  5. * @param type 宝马型号

  6. * @return 宝马

  7. */

  8. public static BMW makeBMW(int type) {

  9. switch (type) {

  10. case 320:

  11. return new BMW320();

  12. case 525:

  13. return new BMW525();

  14. default:

  15. break;

  16. }

  17. return null;

  18. }

  19. }

  调用:


  1. public class Customer {

  2. public static void main(String[] args) {

  3. // 生产宝马三系

  4. BMW bmw320 = BMWFactory.makeBMW(320);

  5. // 生产宝马五系

  6. BMW bmw525 = BMWFactory.makeBMW(525);

  7. }

  8. }

优点:

1、将产品交由工厂创建,使用方无需关心产品创建细节,实现了创建与使用的解耦。

缺点:

1、违背 “开闭原则”(对扩展开放,对修改封闭),新增产品(宝马七系)不得不修改工厂类逻辑。

三、工厂方法模式

工厂方法模式由四类角色组成:抽象产品、具体产品、抽象工厂、具体工厂。 

  抽象产品(宝马):


  1. public abstract class BMW {

  2. /**

  3. * 宝马介绍

  4. */

  5. abstract void introduce();

  6. }

  具体产品(宝马三系、宝马五系): 


  1. public class BMW320 extends BMW {

  2. @Override

  3. void introduce() {

  4. System.out.println("宝马三系");

  5. }

  6. }


  1. public class BMW525 extends BMW {

  2. @Override

  3. void introduce() {

  4. System.out.println("宝马五系");

  5. }

  6. }

   抽象工厂(宝马生产车间):


  1. public abstract class Factory {

  2. /**

  3. * 宝马生产

  4. *

  5. * @return 宝马

  6. */

  7. abstract BMW makeBMW();

  8. }

  具体工厂(宝马三系生产车间、宝马五系生产车间): 


  1. public class BMW320Factory extends Factory {

  2. @Override

  3. BMW makeBMW() {

  4. return new BMW320();

  5. }

  6. }


  1. public class BMW525Factory extends Factory {

  2. @Override

  3. BMW makeBMW() {

  4. return new BMW525();

  5. }

  6. }

  调用: 


  1. public class Customer {

  2. public static void main(String[] args) {

  3. // 生产宝马三系

  4. Factory bMW320Factory = new BMW320Factory();

  5. BMW bmw320 = bMW320Factory.makeBMW();

  6. // 生产宝马五系

  7. Factory bMW525Factory = new BMW525Factory();

  8. BMW bmw525 = bMW525Factory.makeBMW();

  9. }

  10. }

优点:

1、符合 “开闭原则”(对扩展开放,对修改封闭),新增产品(宝马七系)只需新增具体产品类和具体工厂类即可。

2、符合 “单一职责原则”,每个具体工厂类只负责创建对应的产品。

缺点:

1、系统复杂度增加:新增产品(宝马七系),类的个数成对增加(宝马七系 + 宝马七系生产车间)。

2、系统抽象性和理解难度增加。

3、具体工厂只能创建一类产品(宝马类)。

四、抽象工厂模式

抽象工厂模式由五类角色组成:抽象产品族、抽象产品、具体产品、抽象工厂、具体工厂。

  抽象产品族(汽车): 


  1. public abstract class Car {

  2. /**

  3. * 汽车介绍

  4. */

  5. abstract void introduce();

  6. }

  抽象产品(宝马、奔驰):


  1. public abstract class BMW extends Car {

  2. /**

  3. * 宝马介绍

  4. */

  5. @Override

  6. abstract void introduce();

  7. }


  1. public abstract class Benz extends Car {

  2. /**

  3. * 奔驰介绍

  4. */

  5. @Override

  6. abstract void introduce();

  7. }

  具体产品(宝马三系、宝马五系、奔驰C级、奔驰E级):


  1. public class BMW320 extends BMW {

  2. @Override

  3. void introduce() {

  4. System.out.println("宝马三系");

  5. }

  6. }


  1. public class BMW525 extends BMW {

  2. @Override

  3. void introduce() {

  4. System.out.println("宝马五系");

  5. }

  6. }


  1. public class BenzC extends Benz {

  2. @Override

  3. void introduce() {

  4. System.out.println("奔驰C级");

  5. }

  6. }


  1. public class BenzE extends Benz {

  2. @Override

  3. void introduce() {

  4. System.out.println("奔驰E级");

  5. }

  6. }

   抽象工厂(汽车生产车间):


  1. public abstract class Factory {

  2. /**

  3. * 宝马生产

  4. *

  5. * @return 汽车

  6. */

  7. abstract Car makeBMW();

  8. /**

  9. * 奔驰生产

  10. *

  11. * @return 汽车

  12. */

  13. abstract Car makeBenz();

  14. }

  具体工厂(宝马三系+奔驰C级生产车间、宝马五系+奔驰E级生产车间):


  1. public class BMW320BenzCFactory extends Factory {

  2. @Override

  3. Car makeBMW() {

  4. return new BMW320();

  5. }

  6. @Override

  7. Car makeBenz() {

  8. return new BenzC();

  9. }

  10. }


  1. public class BMW525BenzEFactory extends Factory {

  2. @Override

  3. Car makeBMW() {

  4. return new BMW525();

  5. }

  6. @Override

  7. Car makeBenz() {

  8. return new BenzE();

  9. }

  10. }

  调用: 


  1. public class Customer {

  2. public static void main(String[] args) {

  3. // 生产宝马三系+奔驰C级

  4. Factory bMW320BenzCFactory = new BMW320BenzCFactory();

  5. Car bmw320 = bMW320BenzCFactory.makeBMW();

  6. Car benzC = bMW320BenzCFactory.makeBenz();

  7. // 生产宝马五系+奔驰E级

  8. Factory bMW525BenzEFactory = new BMW525BenzEFactory();

  9. Car bmw525 = bMW525BenzEFactory.makeBMW();

  10. Car benzE = bMW525BenzEFactory.makeBenz();

  11. }

  12. }

优点:

1、符合 “开闭原则”(对扩展开放,对修改封闭)。

2、符合 “单一职责原则”。

缺点: 

1、难以扩展新种类(奥迪)。

五、总结

抽象程度:

简单工厂模式 < 工厂方法模式 < 抽象工厂模式。

角色分类:

1、简单工厂模式:抽象产品、具体产品、工厂类。

2、工厂方法模式:抽象产品、具体产品、抽象工厂、具体工厂。

3、抽象工厂模式:抽象产品族、抽象产品、具体产品、抽象工厂、具体工厂。

### Java 工厂设计模式原理与实现 #### 定义与分类 工厂模式属于创建型设计模式,在Java编程中用于封装对象的创建逻辑。这种模式提供了接口以创建对象,而无需指定确切的类名[^1]。 存在三种主要类型的工厂模式- **简单工厂模式**:不作为标准的设计模式被提及,但常用来简化对象实例化的过程。 - **工厂方法模式**:定义了一个创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类。 - **抽象工厂模式**:提供了一组相关或相互依赖的对象的创建方式,通常返回一族类[^3]。 #### 实现机制 在工厂模式下,客户端不再直接使用`new`关键字来创建对象,而是调用特定的方法获取所需对象。这使得程序可以在不影响现有代码的基础上引入新的产品类型[^2]。 对于每一种工厂模式而言,其实现的核心在于如何解耦合对象使用者和具体的产品类之间的关系,从而提高系统的灵活性和可维护性[^4]。 #### 示例代码 以下是基于上述提到的不同种类工厂模式的一个简单例子说明: ##### 简单工厂模式 ```java // 定义操作基类 abstract class Operation { protected double numberA; protected double numberB; abstract double getResult(); } class Add extends Operation { @Override double getResult() { return this.numberA + this.numberB; } } // 创建一个静态工厂类来进行运算符的选择 public class OperationFactory { public static Operation createOperation(String operate){ Operation oper = null; switch(operate){ case "+": oper = new Add(); // 可能还有其他的操作如减乘除等... break; default: throw new IllegalArgumentException("Unsupported operation"); } return oper; } } ``` ##### 使用示例 ```java double numA = 10.0d, numB = 5.0d; String op = "+"; Operation oper = OperationFactory.createOperation(op); oper.setNumberA(numA); oper.setNumberB(numB); System.out.println("Result:" + oper.getResult()); ``` 此段代码展示了通过传入不同的字符串参数(这里是加号),可以动态地获得相应类型的`Operation`对象并执行计算功能,而不必关心内部的具体实现细节。
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