【设计模式】工厂模式（Factory Pattern）

 

🔥 核心

一个工厂能够根据需要产生不同的产品。

如果是根据参数生产产品，则称为简单工厂模式；定义一个创建对象的工厂接口，其子类自己已经决定好了生产哪一种产品，则称为工厂模式；这个子类工厂能生产一套产品。则称为抽象工厂模式。

 

🙁 问题场景

还记得吗，在上一篇文章里，你开放了一款物流管理系统。

由于这款应用极其受欢迎，陆地运输公司、海路运输公司、航空运输公司都想要与你合作。

于是，你创建了一个运输工厂，工厂根据不同的订单，生产并开始一个个 卡车运输 、 轮船运输 、飞机运输 。

这时，突然有人站出来，说这压根不是严格定义的工厂模式…

 

🙂 解决方案

这叫作简单工厂模式，并不是严格的工厂模式。

你现在的运输工厂，是根据不同的订单在进行生产，订单即传入的参数。而如果是严格定义的工厂模式，你应该将这个 运输工厂 视为抽象，再创立若干个子工厂—— 卡车运输工厂 、轮船运输工厂 、飞机运输工厂 ，每个工厂完成自己固定的工作。

这时，太空公司又打来了电话。

你又从容的按下了接听键。因为你知道，物流管理系统的代码几乎不需要什么大费周章的扩展，你只需要再创立一个 火箭运输工厂 即可！

 

🌈 有趣的例子

圆形(Circle) 、正方形(Square) 、三角形(Triangle) 均实现了 图形(Shape) 接口，它们是三种产品。

图形工厂(ShapeFactory) 是一个接口，它有三个子类 圆形工厂(CircleFactory) 、正方形工厂(SquareFactory) 、三角形工厂(TriangleFactory) ，它们分别可以生产出自己固定的产品。

 三种图形的接口
interface Shape {
    void draw();
}

 圆形
class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("我是一个圆形，我正在画出自己 >_<");
    }
}

 正方形
class Square implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("我是一个正方形，我正在画出自己 >_<");
    }
}

 三角形
class Triangle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("我是一个三角形，我正在画出自己 >_<");
    }
}


 图形工厂接口
interface ShapeFactory {
    Shape getShape();
}

 圆形工厂
class CircleFactory implements ShapeFactory {
    @Override
    public Shape getShape() {
        return new Circle();
    }
}

 正方形工厂
class SquareFactory implements ShapeFactory {
    @Override
    public Shape getShape() {
        return new Square();
    }
}

 三角形工厂
class TriangleFactory implements ShapeFactory {
    @Override
    public Shape getShape() {
        return new Triangle();
    }
}

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

        // 创建一个圆形工厂
        ShapeFactory circleFactory = new CircleFactory();
        // 获取圆形
        Shape circle1 = circleFactory.getShape();
        Shape circle2 = circleFactory.getShape();
        Shape circle3 = circleFactory.getShape();

		// 创建一个正方形工厂
        ShapeFactory squareFactory = new SquareFactory();
        // 获取圆形
        Shape square1 = squareFactory.getShape();
        Shape square2 = squareFactory.getShape();
        Shape square3 = squareFactory.getShape();

        // 创建一个三角形工厂
        ShapeFactory triangleFactory = new TriangleFactory();
        // 获取圆形
        Shape triangle1 = triangleFactory.getShape();
        Shape triangle2 = triangleFactory.getShape();
        Shape triangle3 = triangleFactory.getShape();

        // 试一试能不能用
        new CircleFactory().getShape().draw();
        new SquareFactory().getShape().draw();
        new TriangleFactory().getShape().draw();
        
    }
}

我是一个圆形，我正在画出自己 >_<
我是一个正方形，我正在画出自己 >_<
我是一个三角形，我正在画出自己 >_<

 

☘️ 使用场景

◾️当你在编写代码的过程中，如果无法预知对象确切类别及其依赖关系时，可使用工厂方法。

工厂方法将创建产品的代码与实际使用产品的代码分离，从而能在不影响其他代码的情况下扩展产品创建部分代码。

例如， 如果需要向应用中添加一种新产品，你只需要开发新的创建者子类，然后修改工厂方法即可。

◾️如果你希望用户能扩展你软件库或框架的内部组件，可使用工厂方法。

继承可能是扩展软件库或框架默认行为的最简单方法。但是当你使用子类替代标准组件时，框架如何辨识出该子类？

解决方案是将各框架中构造组件的代码集中到单个工厂方法中，并在继承该组件之外允许任何人对该方法进行重写。

让我们看看具体是如何实现的。假设你使用开源 UI 框架编写自己的应用。你希望在应用中使用圆形按钮，但是原框架仅支持矩形按钮。 你可以使用 圆形按钮(Round­Button) 子类来继承标准的 按钮(Button) 类。 但是，你需要告诉 UI框架(UIFramework) 类使用新的子类按钮代替默认按钮。

为了实现这个功能，你可以根据基础框架类开发子类 圆形按钮UI(UIWith­Round­Buttons) ，并且重写其 创建按钮(create­Button) 方法。基类中的该方法返回 按钮 对象，而你开发的子类返回 圆形按钮 对象。 现在，你就可以使用 圆形按钮UI类 代替 UI框架类 。就是这么简单！

◾️如果你希望复用现有对象来节省系统资源，而不是每次都重新创建对象，可使用工厂方法。

在处理大型资源密集型对象（比如数据库连接、文件系统和网络资源）时，你会经常碰到这种资源需求。

让我们思考复用现有对象的方法：

1）首先，你需要创建存储空间来存放所有已经创建的对象。
2）当他人请求一个对象时，程序将在对象池中搜索可用对象。
3）…然后将其返回给客户端代码。
4）如果没有可用对象，程序则创建一个新对象（并将其添加到对象池中）。

这些代码可不少！而且它们必须位于同一处，这样才能确保重复代码不会污染程序。

可能最显而易见，也是最方便的方式，就是将这些代码放置在我们试图重用的对象类的构造函数中。但是从定义上来讲，构造函数始终返回的是新对象，其无法返回现有实例。

因此，你需要有一个既能够创建新对象，又可以重用现有对象的普通方法。这听上去和工厂方法非常相像。

 

🧊 实现方式

（1）让所有产品都遵循同一接口。该接口必须声明对所有产品都有意义的方法。

（2）在工厂类中添加一个空的工厂方法。该方法的返回类型必须遵循通用的产品接口。

（3）在创建者代码中找到对于产品构造函数的所有引用。将它们依次替换为对于工厂方法的调用，同时将创建产品的代码移入工厂方法。

（4）现在，为工厂方法中的每种产品编写一个工厂子类，然后在子类中重写工厂方法，并将基本方法中的相关创建代码移动到工厂方法中。

（5）如果代码经过上述移动后，基础工厂方法中已经没有任何代码，你可以将其转变为抽象类。如果基础工厂方法中还有其他语句，你可以将其设置为该方法的默认行为。

 

🎲 优缺点

  ➕ 你可以避免创建者和具体产品之间的耦合。

  ➕ 单一职责原则。你可以将产品创建代码放在程序的单一位置，从而使得代码更容易维护。

  ➕ 开闭原则。无需更改现有客户端代码，你就可以在程序中引入新的产品类型。

  ➖ 应用工厂模式需要引入许多新的子类，代码可能会变得非常复杂。

 

🌸 补充

 简单工厂模式和工厂模式，最好加以区分，不要混淆哦！

 

🔗 参考网站

• Cbc.net
• Runoob.com
• Refactoring.Guru