Java 工厂模式

简单工厂模式详解

简单工厂模式用来定义一个工厂类，它可以根据参数的不同返回不同类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。因为在简单工厂模式中用于创建实例的方法是静态方法，因此简单工厂模式又被称为静态工厂方法模式，它属于类创建型模式。

简单工厂模式的要点在于，当我们需要什么，只需要传入一个正确的参数，就可以获取我们所需要的对象，而无需知道其创建细节。简单工厂模式结构比较简单，其核心是工厂类的设计，其机构如图所示：

在简单工厂模式结构图中包含如下几个角色。

• Factory（工厂角色）：工厂角色即工厂类，它是简单共产模式的核心，负责实现所创建的所有产品实例的内部逻辑；工厂类可以被外界直接调用，创建所需的产品对象；在工厂类中提供了静态的工厂方法，它的返回类型为抽象产品类型。
• Product（抽象产品角色）：它是工厂类所创建的所有对象的父类，封装了各种产品对象的公有方法，它的引入将提高系统的灵活性，使得在工厂类中只需定义一个通用的工厂方法，因为所有创建的具体产品对象都是其子类对象。
• ConcreteProduct（具体产品角色）：它是简单工厂模式的创建目标，所有被创建的对象都充当这个角色的某个具体类的实例。每一个具体产品角色都继承了抽象产品角色，需要实现在抽象产品中声明的抽象方法。

下面来看一个汽车与工厂实例，具体代码如下：

/**
 * 交通工具（简单工厂模式）
 */
public class SimpleFactoryPattern {
    public static void main(String[] args) {
        // 根据需要传入相关的交通工具名称，获取交通工具实例
        Vehicle vehicle = Factory.produce("car");
        vehicle.run();
    }
}

/**
 * 交通工具（抽象类）
 */
interface Vehicle{

    void run();
}

/**
 * 汽车（具体类）
 */
class Car implements Vehicle{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("car run...");
    }
}

/**
 * 公交车（具体类）
 */
class Bus implements Vehicle{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("bus run...");
    }
}

/**
 1. 自行车（具体类）
 */
class Bicycle implements Vehicle{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("bicycle run...");
    }
}
/**
 2. 工厂类
 */
class Factory{
    // 静态方法，生成交通工具
    public static Vehicle produce(String type){
        Vehicle vehicle = null;
        if (type.equals("car")){
            vehicle = new Car();
            return vehicle;
        }
        if (type.equals("bus")){
            vehicle = new Bus();
            return vehicle;
        }
        if (type.equals("bicycle")){
            vehicle = new Bicycle();
            return vehicle;
        }
        return vehicle;
    }
}

在上述代码中，交通工具都被抽象为Vehicle类，而Car、Bus、Bicycle类是Vehicle类的实现类，并实现Vehicle的run方法，打印输出相关的信息。Factory是工厂类，类中的静态方法produce根据传入的不同的交通工具的类型，生产相关的交通工具，返回抽象产品类Vehicle。上述代码的类结构图如图所示：

简单工厂模式的主要优点如下：

1. 工厂类包含必要的判断逻辑，可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例，客户端可以免除直接创建产品对象的职责，而仅仅“消费”产品，简单工厂实现了对象创建和使用分离。
2. 客户端无须知道所创建的具体产品类的类名，只需要知道具体产品类所对应的参数即可，对于一些复杂的类名，通过工厂模式可以在一定程度减少使用者的记忆量。

简单工厂模式的主要缺点如下：

1. 由于工厂类集中了所有产品的创建逻辑，职责过重，一旦不能正常工作，整个系统都会受到影响。
2. 使用简单工厂模式势必会增加系统中类的个数（引入了新的工厂类），增加了系统的复杂度和理解难度。
3. 系统扩展困难，一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑，在产品类型较多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展和维护。
4. 简单工厂模式由于使用静态工厂方法，造成工厂角色无法基于继承的等级结构。

工厂方法模式详解

在简单工厂模式中只提供一个工厂类,它需要知道每一个产品对象的创建细节,并决定何时实例化哪一个产品类。闻单工厂模最大的缺点是当有新产品要加入到系统中时,必须修改工厂类，需要在其中加入必要的业务逻辑,这违背了“开闭原则”。此外,在简单工厂模式中，所有的产品都由同一个工厂创建,工厂类职责较重,业务逻辑较为复杂。具体产品与工厂类之间的耦合度高，严重影啊了系统的灵活性和扩展性,而工厂方法模式则可以很好地解决这一问题。
在工厂方法模式中，不再提供一个统一的工厂类来创建所有的产品对象，而是针对不同的产品提供不同的工厂，系统提供一个与产品等级结构对应的工厂等级结构,
工厂方法模式的定义:工厂方法模式（Factory Method Pattem)用来定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类。工厂方法模式又简称为工厂模式 (Factory Pattern)，还可称作虚拟构造器模式(Virtual ConstructorPattern)或多态工厂模式(Polymorphic Factory Pattern）。 工厂方法模式是一种类创建型模式。
工厂方法模式提供一个抽象工厂接口来声明抽象工厂方法，而由其子类来具体实现工厂方法,创建具体的产品对象。工厂方法模式结构下图所示。
在工厂方法模式的结构图中包含如下几个角色。

• Product(抽象产品类):它是定义产品的接口，是工厂方法模式所创建对象的超类型,
  也就是产品对象的共同父类。
• ConcreteProduct（具体产品类):它实现了抽象产品接口，某种类型的具体产品由专门的具体工厂创建,具体工厂和具体产品之间—一对应。
• Factory(抽象工厂类):在抽象工厂类中，声明了工厂方法(Factory Method)，用于返回一个产品。抽象工厂是工厂方法模式的核心，所有创建对象的工厂类都必须实现该接口。
• ConcreteFactory(具体工厂类):它是抽象工厂类的子类，实现了抽象工厂定义的工厂方法，并可由客户端调用，返回一个具体产品类的实例。

下面来看一个汽车与工厂实例，具体代码如下：

/**
 * 汽车与工厂（工厂方法模式）
 */
public class FactoryMethodPattern {
    public static void main(String[] args) {
        // 生产汽车
        Factory2 carFactory = new CarFactory();
        Vehicle2 car = carFactory.produce();
        car.run();

        // 生产公交车
        Factory2 busFactory = new BusFactory();
        Vehicle2 bus = busFactory.produce();
        bus.run();

        // 生产自行车
        Factory2 bicycleFactory = new BicycleFactory();
        Vehicle2 bicycle = bicycleFactory.produce();
        bicycle .run();
    }
}

/**
 * 抽象工厂类
 */
interface Factory2{
    // 生产
    Vehicle2 produce();
}

/**
 * 交通工具
 */
interface Vehicle2{
    void run();
}

/**
 * 汽车
 */
class Car2 implements Vehicle2{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("car run...");
    }
}
/**
 * 汽车工厂
 */
class CarFactory implements Factory2{

    @Override
    public Vehicle2 produce() {
        return new Car2();
    }
}

/**
 * 公交车
 */
class Bus2 implements Vehicle2{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("bus run...");
    }
}

/**
 * 公交车工厂
 */
class BusFactory implements Factory2{

    @Override
    public Vehicle2 produce() {
        return new Bus2();
    }
}

/**
 * 自行车
 */
class Bicycle2 implements Vehicle2{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("bicycle run...");
    }
}

/**
 * 自行车工厂
 */
class BicycleFactory implements Factory2{

    @Override
    public Vehicle2 produce() {
        return new Bicycle2();
    }
}

在上述代码中，Vehicle类是抽象产品类而Car、Bus、Bicycle类是具体产品类，并且实现Vehicle类的run方法。每一种具体产品类都有一一对应的工厂类CarFactory、BusFactory、BicycleFactory等，所有的工厂都有共同的抽象父类 Factory。汽车与工厂具体的类结构如下图所示。

与简单工厂模式相比，工厂方法模式最重要的区别是引入了抽象工厂角色，抽象工厂可以是接口，也可以是抽象类或者具体类。在抽象工厂中声明了工厂方法但并未实现工厂方法，具体产品对象的创建由其子类负责，客户端针对抽象工厂编程，可在运行时再指定具体工厂类，具体工厂类实现了工厂方法，不同的具体工厂可以创建不同的具体产品。