设计模式 - 简单工厂模式

基本概念

1.定义

• 简单工厂模式(Simple Factory Pattern)：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。

• 静态工厂模式(Static Factory Method)：因为在简单工厂模式中用于创建实例的方法是静态(static)方法，因此简单工厂模式又被称为静态工厂模式。

• 它属于类创建型模式。

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2.特征

• 简单工厂模式的特点是当你需要什么，只需要传入一个正确的参数，就可以获取你所需要的对象，而无须知道其创建细节。

• 简单工厂模式结构比较简单，其核心是工厂类的设计：

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3.角色

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，它是简单工厂模式的核心，负责实现创建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factoryMethod()，它的返回类型为抽象产品类型Product。

• 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。

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模式分析

1.场景分析

假设某公司欲基于Java语言开发一套图表库，该图表库可以为应用系统提供各种不同外观的图表，例如柱状图、饼状图、折线图等。

现在设计人员提出了一个初始设计方案，将所有图表的实现代码封装在一个Chart类中。

通过调用该类的构造函数来创建图表对象，根据参数type的不同可以得到不同类型的图表，然后再调用display()方法来显示相应的图表：

class Chart {  
    private String type; //图表类型  

    public Chart(Object[][] data, String type) {  
        this.type = type;  
        if (type.equalsIgnoreCase("histogram")) {  
            //初始化柱状图  
        }  
        else if (type.equalsIgnoreCase("pie")) {  
            //初始化饼状图  
        }  
        else if (type.equalsIgnoreCase("line")) {  
            //初始化折线图  
        }  
    }  

    public void display() {  
        if (this.type.equalsIgnoreCase("histogram")) {  
            //显示柱状图  
        }  
        else if (this.type.equalsIgnoreCase("pie")) {  
            //显示饼状图  
        }  
        else if (this.type.equalsIgnoreCase("line")) {  
            //显示折线图  
        }     
    }  
}

观察代码，可以发现该设计方案具有以下缺点：

• 条件判断语句过多：在Chart类中包含很多“if…else…”代码块，导致代码相当冗长，代码越长，阅读难度、维护难度和测试难度也越大；而且大量条件语句的存在还将影响系统的性能，程序在执行过程中需要做大量的条件判断。

• 违反了单一职责原则：它负责初始化和显示所有的图表对象，将各种图表对象的初始化代码和显示代码集中在一个类中实现，不利于类的重用和维护；而且将大量的对象初始化代码都写在构造函数中将导致构造函数非常庞大，对象在创建时需要进行条件判断，降低了对象创建的效率。

• 违反了开闭原则：当需要增加新类型的图表时，必须修改Chart类的源代码。

• 耦合度高：客户端只能通过new关键字来直接创建Chart对象，对象的创建和使用无法分离。

• 代码重复：客户端在创建Chart对象之前可能还需要进行大量初始化设置，例如设置柱状图的颜色、高度等，如果在Chart类的构造函数中没有提供一个默认设置，那就只能由客户端来完成初始设置，这些代码在每次创建Chart对象时都会出现，导致代码的重复。

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2.实例探究

面对一个如此巨大、职责如此重，且与客户端代码耦合度非常高的类，我们应该怎么办？上面介绍的简单工厂模式将在一定程度上解决上述问题。

为了将Chart类的职责分离，同时将Chart对象的创建和使用分离，这里使用简单工厂模式对图表库进行重构：

• Chart 接口充当抽象产品类

• Chart 其子类HistogramChart、PieChart和LineChart充当具体产品类

• ChartFactory 充当工厂类。

//抽象图表接口：抽象产品类  
interface Chart {
    public void display();
}

// 柱状图类：具体产品类
class HistogramChart implements Chart {
    public HistogramChart() {
        System.out.println("创建柱状图！");
    }

    public void display() {
        System.out.println("显示柱状图！");
    }
}

// 饼状图类：具体产品类
class PieChart implements Chart {
    public PieChart() {
        System.out.println("创建饼状图！");
    }

    public void display() {
        System.out.println("显示饼状图！");
    }
}

// 折线图类：具体产品类
class LineChart implements Chart {
    public LineChart() {
        System.out.println("创建折线图！");
    }

    public void display() {
        System.out.println("显示折线图！");
    }
}

// 图表工厂类：工厂类
class ChartFactory {
    public final static Chart getInstance(String type) {
        Chart chart = null;

        if ("HistogramChart".equals(type)) {
            chart = new HistogramChart();
        } else if ("LineChart".equals(type)) {
            chart = new LineChart();
        } else if ("PieChart".equals(type)) {
            chart = new PieChart();
        }

        return chart;
    }
}

// 客户端测试
public class Test {
    public static void main(String [ ] args) {
        Chart chart;
        chart = ChartFactory.getInstance("HistogramChart");
        chart.display();
    }
}

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总结

简单工厂模式的优缺点如下：

• 优点在于实现对象的创建和对象的使用分离，将对象的创建交给专门的工厂类负责。

• 缺点在于工厂类不够灵活，增加新的具体产品需要修改工厂类的判断逻辑代码，而且产品较多时，工厂方法代码将会非常复杂。

简单工厂模式适用情况：

• 工厂类负责创建的对象比较少；

• 客户端只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象不关心。

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参考

• http://gof.quanke.name/