设计模式之工厂模式

JavaJasper

已于 2024-02-08 12:03:22 修改

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文章标签：设计模式 java 后端

于 2024-02-08 08:15:00 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/JavaJasper/article/details/136034351

设计模式之工厂模式

0 概述

工厂模式是一种创建型设计模式，用于创建对象而无需指定明确的类。它将对象的创建委托给一个工厂类，该类根据输入参数来决定要实例化的类。这样做可以使代码更具灵活性和可维护性。
工厂模式主要分为三种：
- 简单工厂：由一个工厂类根据传入的参数决定创建哪一种产品类的实例。
- 工厂方法：定义一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类。每个子类都可以实例化特定类型的对象。
- 抽象工厂：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

1 使用场景

工厂模式通常在以下情况下使用：
- 当一个类不知道它必须创建的对象的类时。将创建对象的责任委托给工厂类，由工厂类根据条件或参数来创建对应的对象。（可以列举线程池的源码举例）
- 当一个类希望由其子类来决定创建哪个对象时。通过定义一个创建对象的接口，在子类中实现具体的对象创建方法，从而实现对象的创建过程的变化。
- 当类中有大量重复的代码，需要通过工厂方法来消除重复代码。

2 优缺点

优点：
- 解耦性：将对象的创建与使用分离，降低了系统的耦合度。
- 扩展性：增加了代码的可扩展性，可以方便地添加新的产品类。
- 简洁性：隐藏了对象的创建细节，使客户端代码更加简洁。
缺点：
- 引入了额外的工厂类，增加了系统的复杂度。
- 当产品类较多时，可能会导致工厂类过于庞大，不易维护。
- 每多生产一种对象，就需要改动工厂类里的方法，违背了设计模式中的开闭原则。
  
  补充说明：开闭原则的核心思想是通过抽象化、封装和多态来实现可扩展和可复用的代码。通过将不同的功能封装在不同的类中，并利用接口或抽象类定义统一的方法，可以实现在不修改原有代码的情况下对功能进行扩展。当需要添加新的功能时，只需要新增一个实现了接口或抽象类的新类，并在原有代码中使用该类的实例即可。

3 代码示例 – 简单工厂 + 工厂方法

创建一个工厂接口

/**
 * 简单工厂接口
 * 
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/02/06
 * @公众号： EzCoding
 */
public interface MySimpleFactory {

    // 生产对象方法
    void produce();

}

分别创建【手机】【电脑】【平板】类，并实现自定义的工厂接口

/**
 * 手机对象
 *
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/02/06
 * @公众号：EzCoding
 */
public class Phone implements MySimpleFactory {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("生产手机");
    }
}

/**
 * 电脑对象
 *
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/02/06
 * @公众号：EzCoding
 */
public class Computer implements MySimpleFactory {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("生产电脑");
    }
}

/**
 * 平板对象
 *
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/02/06
 * @公众号：EzCoding
 */
public class Pad implements MySimpleFactory {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("生产平板");
    }
}

创建具体工厂类，定义静态方法，用来生产不同对象

import cn.hutool.core.util.StrUtil;

/**
 * 这是一个具体工厂，用来生产不同的对象
 *
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/02/06
 * @公众号：EzCoding
 */
public class MethodFactoryImpl {

    public static MySimpleFactory produce(String category) {
        if (StrUtil.equals(category, "phone")) {
            return new Phone();
        } else if (StrUtil.equals(category, "computer")) {
            return new Computer();
        } else if (StrUtil.equals(category, "pad")) {
            return new Pad();
        } else {
            return null;
        }
    }

}

工厂方法测试类

/**
 * 工厂方法测试类
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/02/06
 * @公众号：EzCoding
 */
public class SimpleFactoryTest {

    public static void main(String[] args) {
        // 通过工厂创建手机对象
        MySimpleFactory phone = MethodFactoryImpl.produce("phone");
        assert phone != null;
        phone.produce();        // 输出：生产手机

        // 通过工厂创建电脑对象
        MySimpleFactory computer = MethodFactoryImpl.produce("computer");
        assert computer != null;
        computer.produce();     // 输出：生产电脑

        // 通过工厂创建平板对象
        MySimpleFactory pad = MethodFactoryImpl.produce("pad");
        assert pad != null;
        pad.produce();          // 输出：生产平板
    }

}

4 代码示例-抽象工厂

定义生产电子产品的工厂

/**
 * 生产电子产品的工厂
 *
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/2/7
 * @公众号：EzCoding
 */
public interface ElectronicFactory {
    void produce();
}

定义生产衣服的工厂

/**
 * 生产衣服的工厂
 *
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/2/7
 * @公众号：EzCoding
 */
public interface ClothesFactory {
    void produce();
}

定义抽象工厂

/**
 * 抽象工厂
 *
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/2/7
 * @公众号：EzCoding
 */
public interface MyAbstractFactory {

    // 生产衣服
    ClothesFactory createClothes();

    // 生产电子产品
    ElectronicFactory createElectronic();

}

衣服类的对象实体

/**
 * 衣服 - 外套
 *
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/2/7
 * @公众号：EzCoding
 */
public class Coat implements ClothesFactory {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("生产外套");
    }
}

/**
 * 衣服 - T恤
 *
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/2/7
 * @公众号：EzCoding
 */
public class Shirt implements ClothesFactory {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("生产T恤");
    }
}

电子产品类的对象实体

/**
 * 电子产品 - 手机
 *
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/2/7
 * @公众号：EzCoding
 */
public class Phone implements ElectronicFactory {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("生产手机");
    }
}


/**
 * 电子产品 - 电脑
 *
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/2/7
 * @公众号：EzCoding
 */
public class Computer implements ElectronicFactory {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("生产电脑");
    }
}

具体工厂实现类1，生产衣服类中的外套、电子类中的手机

/**
 * 具体工厂1
 *
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/2/7
 * @公众号：EzCoding
 */
public class MyFactoryImpl1 implements MyAbstractFactory {
    // 生产 【衣服 - 外套】
    @Override
    public ClothesFactory createClothes() {
        return new Coat();
    }

    // 生产 【电子 - 手机】
    @Override
    public ElectronicFactory createElectronic() {
        return new Phone();
    }
}

具体工厂实现类2，生产衣服类中的T恤、电子类中的电脑

/**
 * 具体工厂2
 *
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/2/7
 * @公众号：EzCoding
 */
public class MyFactoryImpl2 implements MyAbstractFactory {
    // 生产 【衣服 - T恤】
    @Override
    public ClothesFactory createClothes() {
        return new Shirt();
    }

    // 生产 【电子 - 电脑】
    @Override
    public ElectronicFactory createElectronic() {
        return new Computer();
    }
}

测试类

/**
 * 抽象工厂测试类
 *
 * @Author Jasper
 * @Time 2024/2/7
 * @公众号：EzCoding
 */
public class MyFactoryTest {

    public static void main(String[] args) {
        MyFactoryImpl1 myFactoryImpl1 = new MyFactoryImpl1();
        // 通过抽象工厂创建对象
        ClothesFactory coat = myFactoryImpl1.createClothes();
        coat.produce();  // 生产外套
        ElectronicFactory phone = myFactoryImpl1.createElectronic();
        phone.produce(); // 生产手机

        // 通过抽象工厂创建对象
        MyFactoryImpl2 myFactoryImpl2 = new MyFactoryImpl2();
        ClothesFactory tShirt = myFactoryImpl2.createClothes();
        tShirt.produce();    //生产T恤
        ElectronicFactory computer = myFactoryImpl2.createElectronic();
        computer.produce();  // 生产电脑
    }
}

5 总结

总的来说：
- 简单工厂创建对象很单一，扩展性不好
- 工厂方法在同类产品的维度上方便扩展，其本质就是抽象工厂的特例
- 抽象工厂在不同类的产品族维度上方便扩展
以上就是工厂模式的全部内容了，后续再介绍策略模式
创作不易，感谢阅读，若遇到问题，可以关注此微信gzh：EzCoding 留言反馈，希望能够帮助到您