Java超詳細(xì)講解設(shè)計模式之一的工廠模式

更新時間：2022年03月26日 16:20:02 作者：〖雪月清〗

工廠模式有 3 種不同的實現(xiàn)方式，分別是簡單工廠模式、工廠方法模式和抽象工廠模式，工廠模式最大的特點就是解耦合，本篇帶你詳細(xì)了解它

工廠模式

在Java應(yīng)用程序中對象無處不在，這些對象都需要進(jìn)行創(chuàng)建，如果創(chuàng)建的時候直接new對象，那么如果我們要更換對象，所有new對象的地方都需要進(jìn)行更改。違背了軟件設(shè)計原則中的開閉原則。如果我們使用工廠生產(chǎn)對象，只需要在工廠中關(guān)注對象的改變即可，達(dá)到了與對象解耦的目的，工廠模式最大的特點就是解耦合

補(bǔ)充：

開閉原則：對擴(kuò)展開放，對修改關(guān)閉。在程序需要進(jìn)行擴(kuò)展的時候，不能去修改原有的代碼，實現(xiàn)一個熱插拔的效果。是為了使程序的擴(kuò)展性好，易于維護(hù)和升級。

1.簡單工廠

1.1結(jié)構(gòu)

抽象產(chǎn)品：定義了產(chǎn)品的規(guī)范，描述了產(chǎn)品的主要特性和功能。
具體產(chǎn)品：實現(xiàn)或者繼承抽象產(chǎn)品的子類
具體工廠：提供了創(chuàng)建產(chǎn)品的方法，調(diào)用者通過該方法來創(chuàng)建產(chǎn)品。

1.2實現(xiàn)

以點咖啡為例:

咖啡抽象類

public abstract class Coffee {
    /**
     * 獲取咖啡類型
     * @return
     */
    public abstract  String getName();

    /**
     *加糖
     */
    public  void addSugar(){
        System.out.println("加糖");
    }
    /**
     *加奶
     */
    public void addMilk(){
        System.out.println("加奶");
    }
}

美式咖啡類

public class AmericanCoffee  extends Coffee{

@Override
    public String getName(){
        return "美式咖啡";
    }
}

拿鐵咖啡類

public class LatteCoffee extends Coffee {

    @Override
    public String getName(){
        return "拿鐵咖啡";
    }
}

咖啡工廠類

public class CoffeeFactory {

    public Coffee createCoffee(String type){
      Coffee coffee = null;
      if("american".equals(type)){
          coffee = new AmericanCoffee();
      }else if("latten".equals(type)){
          coffee = new LatteCoffee();
      }else{
          throw new RuntimeException("沒有此類型的咖啡");
      }
      return coffee;
    }
}

咖啡店類

public class CoffeeStore {

    public Coffee orderCoffee(String type){
        CoffeeFactory factory = new CoffeeFactory();

      //調(diào)用生產(chǎn)咖啡的方法
        Coffee coffee = factory.createCoffee(type);
        coffee.addMilk();
        coffee.addSugar();

        return  coffee;
    }
}

測試類

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        CoffeeStore coffeeStore = new CoffeeStore();
        Coffee coffee = coffeeStore.orderCoffee("latten");
        System.out.println(coffee.getName());
    }
}

類圖

咖啡工廠負(fù)責(zé)生產(chǎn)咖啡（具體工廠），咖啡店通過咖啡工廠選取咖啡

其實簡單工廠是大家在實際寫代碼的時候經(jīng)常用到的，雖然簡單工廠實現(xiàn)了咖啡店與咖啡的耦合，但是可以明顯看到咖啡與咖啡工廠又耦合起來了，后期如果增加咖啡的新品種，我們需要修改咖啡工廠的代碼，這又違背了“開閉原則”。

注意：

簡單工廠和不使用工廠是有很大區(qū)別的，如果咖啡店有多個，不使用工廠如果遇到新增咖啡需要修改所有咖啡店，但是使用工廠只需要修改咖啡工廠，類似于將所有咖啡店抽取出一個抽象的咖啡店。

1.3優(yōu)缺點

優(yōu)點：

封裝了創(chuàng)建對象的過程，可以通過參數(shù)直接獲取對象，把對象的創(chuàng)建和業(yè)務(wù)邏輯層分開，這樣可以避免之后修改客戶代碼，如果需要實現(xiàn)新產(chǎn)品直接修改工廠類，更容易擴(kuò)展。

缺點：

增加新產(chǎn)品時還需要修改工廠類的代碼，違背了“開閉原則”。

1.4擴(kuò)展

靜態(tài)工廠，將工廠類中創(chuàng)建對象的功能定義為靜態(tài)的,這樣不需要再創(chuàng)建工廠類，直接通過類名調(diào)用靜態(tài)方法，類似于工具類

public class CoffeeFactory {
  //靜態(tài)方法
    public static Coffee createCoffee(String type){
      Coffee coffee = null;
      if("american".equals(type)){
          coffee = new AmericanCoffee();
      }else if("latten".equals(type)){
          coffee = new LatteCoffee();
      }else{
          throw new RuntimeException("沒有此類型的咖啡");
      }
      return coffee;
    }
}

2.工廠方法

對工廠進(jìn)行抽象，每一種產(chǎn)品對應(yīng)一個具體工廠，新增產(chǎn)品只需要再新增對應(yīng)的具體工廠，符合”開閉原則“

2.1結(jié)構(gòu)

抽象工廠：提供創(chuàng)建產(chǎn)品的接口，調(diào)用者通過它訪問具體工廠的工廠方法來創(chuàng)建產(chǎn)品
具體工廠：主要是實現(xiàn)抽象工廠中的抽象方法，完成具體產(chǎn)品的創(chuàng)建
抽象產(chǎn)品：定義了產(chǎn)品的規(guī)范，描述了產(chǎn)品的主要特性和功能
具體產(chǎn)品：實現(xiàn)抽象產(chǎn)品所定義的接口，由具體工廠來創(chuàng)建，與具體工廠之間一一對應(yīng)

2.2實現(xiàn)

抽象咖啡類和具體咖啡類不變

咖啡工廠（抽象工廠）

public interface CoffeeFactory {
    /**
     * 創(chuàng)建咖啡
     * @return
     */
    Coffee createCoffee();
}

美式咖啡工廠（具體工廠）

public class AmericanCoffeeFactory implements CoffeeFactory{
    //美式咖啡工廠對象,專門生產(chǎn)美式咖啡
    @Override
    public Coffee createCoffee() {
        return new AmericanCoffee();
    }
}

拿鐵咖啡工廠（具體工廠）

public class LatteCoffeeFactory implements CoffeeFactory{
    //拿鐵咖啡工廠對象,專門生產(chǎn)拿鐵咖啡
    @Override
    public Coffee createCoffee() {
        return new LatteCoffee();
    }
}

咖啡店

public class CoffeeStore {

    private CoffeeFactory factory;

    public void setFactory(CoffeeFactory factory) {
        this.factory = factory;
    }

    /**
     * 點咖啡
     */
    public Coffee orderCoffee() {
        Coffee coffee = factory.createCoffee();
        coffee.addSugar();
        coffee.addMilk();
        return coffee;
    }
}

測試類

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建咖啡店對象
        CoffeeStore coffeeStore = new CoffeeStore();
        //創(chuàng)建工廠對象
        CoffeeFactory factory = new AmericanCoffeeFactory();
        coffeeStore.setFactory(factory);

        //點咖啡
        Coffee coffee = coffeeStore.orderCoffee();

        System.out.println(coffee.getName());
    }
}

類圖

我們只需要知道所點咖啡具體對應(yīng)的工廠對象，通過咖啡店調(diào)用對應(yīng)的工廠，由工廠創(chuàng)建咖啡對象實現(xiàn)點咖啡的過程

2.3優(yōu)缺點

優(yōu)點：

用戶只需要知道具體工廠就可以獲得所需產(chǎn)品，無需知道產(chǎn)品的具體創(chuàng)建過程
在系統(tǒng)新增產(chǎn)品時只需要添加具體產(chǎn)品類和對應(yīng)的具體工廠類，無需對原工廠進(jìn)行修改符合“開閉原則”

缺點：

每增加一個產(chǎn)品就要增加一個對應(yīng)的具體工廠類，增加的系統(tǒng)的復(fù)雜性。如果具體產(chǎn)品種類過多，那么大量的工廠類不僅難以管理，而且也會造成程序中創(chuàng)建的對象過多，嚴(yán)重影響內(nèi)存性能

3.抽象工廠

3.1結(jié)構(gòu)

抽象工廠：提供創(chuàng)建產(chǎn)品的接口，包含多個創(chuàng)建產(chǎn)品的方法，可以創(chuàng)建多個不同等級的產(chǎn)品
具體工廠：主要是實現(xiàn)抽象工廠中的多個抽象方法，完成具體產(chǎn)品的創(chuàng)建
抽象產(chǎn)品：定義了產(chǎn)品的規(guī)范，描述了產(chǎn)品的主要特性和功能，抽象工廠模式有多個抽象產(chǎn)品
具體產(chǎn)品：實現(xiàn)抽象產(chǎn)品所定義的接口，由具體工廠來創(chuàng)建，與具體工廠是多對一關(guān)系

3.2實現(xiàn)

咖啡抽象類

public abstract class Coffee {
    /**
     * 獲取咖啡類型
     * @return
     */
    public abstract  String getName();

    /**
     *加糖
     */
    public  void addSugar(){
        System.out.println("加糖");
    }
    /**
     *加奶
     */
    public void addMilk(){
        System.out.println("加奶");
    }
}

美式咖啡類

public class AmericanCoffee  extends Coffee{

@Override
    public String getName(){
        return "美式咖啡";
    }
}

拿鐵咖啡類

public class LatteCoffee extends Coffee {

    @Override
    public String getName(){
        return "拿鐵咖啡";
    }
}

甜品抽象類

public abstract class Dessert {
 //甜品抽象類

    public abstract void show();
}

抹茶慕斯類

public class MatchaMousse extends Dessert{

//抹茶慕斯類
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("抹茶慕斯");
    }


}

提拉米蘇類

public class Tiramisu  extends Dessert{
 //提拉米蘇類
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("提拉米蘇");
    }
}

甜品工廠

public  interface DessertFactory {

    /**
     * 生產(chǎn)咖啡
     * @return
     */
    Coffee createCoffee();

    /**
     * 生產(chǎn)甜品
     * @return
     */
    Dessert createDessert();

}

美式風(fēng)味甜品工廠類

public class AmericanDessertFactory  implements DessertFactory{
    /**
     *美式風(fēng)味甜品工廠
     * 可以生產(chǎn)美式咖啡和抹茶慕斯
     */
    @Override
    public Coffee createCoffee() {
        return new AmericanCoffee();
    }

    @Override
    public Dessert createDessert() {
        return new MatchaMousse();
    }
}

意大利風(fēng)味甜品工廠類

public class ItalyDessertFactory implements DessertFactory {

    /**
     *意大利風(fēng)味甜品工廠
     * 可以生產(chǎn)拿鐵咖啡和提拉米蘇
     */
    @Override
    public Coffee createCoffee() {
        return new LatteCoffee();
    }

    @Override
    public Dessert createDessert() {
        return new Tiramisu();
    }
}

測試類

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //ItalyDessertFactory factory = new ItalyDessertFactory();
           AmericanDessertFactory factory = new AmericanDessertFactory();
 
          Coffee coffee = factory.createCoffee()
        Dessert dessert = factory.createDessert();

        System.out.println(coffee.getName());

        dessert.show();

    }
}

類圖

由類圖可見，抽象工廠不再是一個具體工廠對應(yīng)一個產(chǎn)品，而是一個具體工廠對應(yīng)一個產(chǎn)品族。如果需要增加一個產(chǎn)品族只需加對應(yīng)的工廠類，符合”開閉原則“

3.3優(yōu)缺點

優(yōu)點：

在工廠方法的基礎(chǔ)上減少了部分對象的創(chuàng)建，適合于每次只使用同一產(chǎn)品族的對象這類應(yīng)用場景

缺點：

當(dāng)產(chǎn)品族中需要增加一個產(chǎn)品時，所有工廠都要修改

4.模式擴(kuò)展

配置文件+簡單工廠

通過工廠模式+配置文件的方式解除工廠對象和產(chǎn)品對象的耦合。在工廠類中加載配置文件的全類名，通過反射創(chuàng)建對象并存儲在容器中，如果需要直接從容器中獲?。⊿pring IOC原理）

4.1實現(xiàn)

1.定義配置文件

american = com.xue.config_factory.AmericanCoffee
latten = com.xue.config_factory.LatteCoffee

2.改進(jìn)工廠類

public class CoffeeFactory {

    /**
     * 加載配置文件,獲取配置文件中配置的全類名,并創(chuàng)建該類的對象進(jìn)行存儲
     */

    //1.定義容器對象存儲咖啡對象
    private static HashMap<String, Coffee> map = new HashMap<>();


    //2.加載配置文件
    static {
        //創(chuàng)建 Properties對象
        Properties properties = new Properties();
        //調(diào)用properties對象中的load方法進(jìn)行配置文件的加載
        InputStream is = CoffeeFactory.class.getClassLoader().getResourceAsStream("bean.properties");
        try {
            properties.load(is);
            //從properties中獲取全類名
            Set<Object> keys = properties.keySet();

            for (Object key : keys) {
                String className = properties.getProperty((String) key);
                //通過反射創(chuàng)建對象
                Class class1 = Class.forName(className);
                Coffee coffee = (Coffee) class1.newInstance();

                //將名稱和對象存儲在容器中
                map.put((String) key,coffee);

            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

    //根據(jù)名稱獲取對象
    public static Coffee createCoffee(String name) {


        return map.get(name);
    }
}

靜態(tài)成員變量用來存儲創(chuàng)建的對象(鍵存儲的是名稱，值存儲的是對應(yīng)的對象)，而讀取配置文件和創(chuàng)建對象寫在靜態(tài)代碼塊中只需要執(zhí)行一次

測試類

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Coffee coffee = CoffeeFactory.createCoffee("american");
        System.out.println(coffee.getName());

        System.out.println("------------");

        Coffee latten = CoffeeFactory.createCoffee("latten");
        System.out.println(latten.getName());

    }

}

成功?。?！