【一起学系列】之工厂模式：产品？产品族?

前言

在设计模式中关于工厂模式有一点特殊，就标准意义而言我们一般提到的工厂模式一般包括三种：

• 简单工厂
• 工厂方法模式
• 抽象工厂模式

其实简单工厂不属于设计模式，由于它的使用场景还是比较多的，因此本篇将会一起介绍一下~

工厂模式意图

工厂模式属于对象创建型模式，无论是上述三种的哪一种都是为了同一个设计原则即依赖抽象，不要依赖具体

简单来说就是把复杂对象创建（初始化）的细节或者依赖关系经常可能发生变化的细节交给一个第三方类（工厂类），避免在业务逻辑中书写不必要的内容

简单工厂模式的简单写法

简单工厂在实际应用中非常的频繁，假设我们现在需要生产Intel和AMD相关的产品，来看看代码

静态方法无脑IF | Switch

public class SimpleFactory {

    public static AbstractCPU createCpu (String type) {
        switch (type) {
            case "INTEL":
                return new IntelCpu();
            default:
                return new AMDCpu();
        }

       /* if ("INTEL".equals(type)) {
            return new IntelCpu();
        } else if ("AMD".equals(type)){
            return new AMDCpu();
        }
        return null;*/
    }
}

此种方式适合非常单一的场景，快速构建工厂代码，不用过多的思考

值得注意的是静态方法和普通方法的区别，静态工厂让它不具备继承性，在某些场合可能导致无法扩展的问题，在代码优化层面可以配合枚举，Map等方式继续让代码变得更清爽一些

工厂方法模式

意图

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类，Factory Mehod使一个类的实例化延迟到其子类

工厂方法模式的诞生

工厂方法用来处理对象的创建，并将这样的行为封装在子类中，这样，客户程序中关于超类的代码就和子类对象创建代码解耦了。

咱们还是一样，说说人话：

【产品】：最近我们有英特尔和AMD的CPU产品订购方案，您看能不能实现一下相关的代码？

【BOSS】：它们的装配啊，生产啊等等的细节一样吗？

【产品】：嗯嗯，细节流程都是一样的！

【BOSS】：那个谁，小柯啊，工厂方法模式懂吗，去做吧，给你半天时间，好好设计设计。

【开发】：好的！（内心OS：我不会啊！！！）

HeadFirst 核心代码

不会的话，只能看书学习啦~

父级接口

public abstract class Factory {

    /***
     * 产品订购方案
     */
    public AbstractCPU orderCpu () {
        AbstractCPU cpu = generateCpu();
        cpu.show();
        cpu.prepare();
        cpu.box();

        // 假设有相同的业务处理逻辑...
        return cpu;
    }

    protected abstract AbstractCPU generateCpu();
}

具体实现

public class IntelCpuFactory extends Factory {

    @Override
    public AbstractCPU generateCpu() {
        return new IntelCpu();
    }
}

// ****************************************************************

public class AMDCpuFactory extends Factory {

    @Override
    public AbstractCPU generateCpu() {
        return new AMDCpu();
    }
}

工厂方法模式的设计思路：

• Product（Document） 定义工厂方法所创建对象的接口
• ConcreteProduct（MyDocument）实现Product接口
• Creator（Factory）声明工厂方法
• ConcreteCreator（MyFactory）具体的工厂类

什么场景适用

在下列情况下可以使用 Factory Method模式：

• 当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候
• 当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候
• 当类将创建对象的职责委托给多个子类中的某一个，并且你希望控制哪一个子类实现的时候

Code/生活中的实际应用

例如在工厂生产电池时，对于电池的保管，订货，输送的方式可能完全一致，但是仅型号不一致，因此分别交给A流水线，B流水线进行生产，但是后续的其他流程又是重合的

UML图

抽象工厂模式

意图

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

抽象工厂模式的诞生

PS：故事内容承接工厂方法模式的诞生~

【产品】：我… 我好像搞错需求了…

【BOSS】：什么意思？？？

【产品】：咱们的订单不是仅仅只生成CPU产品，而是要生成英特尔还有AMD的全系列产品…

【BOSS】：你你你你… 之前的功夫都白费了啊！

【产品】：不就是生产东西嘛，反正都是生产，我不管，你要给我实现！

【BOSS】：小柯，委屈你了。

【开发】：好吧，那我能问一个问题吗？未来是不是还有可能要生产华为的，联想的？

【产品】：对！很有可能！如果我们生意做大了！

HeadFirst 核心代码

抽象工厂模式着重点在产品族上，开始撸代码吧~

父级抽象类

public abstract class AbstractFactory {

    /**
     * 创建CPU对象
     * @return CPU对象
     */
    public abstract AbstractCPU createCpu();

    /**
     * 创建主板对象
     * @return 主板对象
     */
    public abstract AbstractMotherboard createMainboard();
}

子类实现

public class IntelFactory extends  AbstractFactory{

    @Override
    public AbstractCPU createCpu() {
        return new IntelCpu();
    }

    @Override
    public AbstractMotherboard createMainboard() {
        return new IntelMotherboard();
    }
}

// *************************************************************

public class AMDFactory extends AbstractFactory{
    @Override
    public AbstractCPU createCpu() {
        return new AMDCpu();
    }

    @Override
    public AbstractMotherboard createMainboard() {
        return new AMDMotherboard();
    }
}

抽象工厂模式的设计思路：

• AbstractProduct 为一类产品对象声明一个接口
• ConcreteProduct 具体对象
• AbstractFactory 声明一个创建抽象产品对象的接口
• ConcreteFactory 具体的产品族工厂

思路示意图：

工厂方法是不是潜伏在抽象工厂中？

没错，抽象工厂的方法经常以工厂方法的方式实现，因为抽象工厂的任务通常是定义一个负责创建一组产品的接口，在这个接口内的每个方法都负责创建一个具体的产品，而这种某一个具体的产品的实质就是工厂方法模式的实践

什么场景适用

在以下情况可以使用 Abstract Factory 模式：

• 系统要独立于它的产品的创建、组合和表示时
• 系统要由多个产品系列中的一个来配置时
• 当你要强调一系列相关的产品对象的设计以便进行联合使用时
• 当你提供一个产品类库，而只想显示它们的接口而不是实现时

Code/生活中的实际应用

比如上述的情况，观察代码我们可以发现我们其实是把一个产品族进行了封装，如果这个时候要引入华为系列产品，我们完全不用动任何代码，只需要增加一个类即可，非常符合开闭原则

UML图

遵循的设计原则

依赖抽象，而不是依赖具体

• 无论是简单工厂还是工厂方法，亦或是抽象工厂，都是强调解耦，依赖抽象，不依赖具体

总结

相同点：

• 所有的工厂都是用来封装对象的创建
• 简单工厂，虽然不是真正的设计模式，但仍不失为一个简单的方法，可以进行解耦
• 所有工厂模式都通过减少应用程序和具体类之间的依赖促进松耦合
• 依赖倒置原则，指导我们避免依赖具体类型，而要尽量依赖抽象
• 工厂是很有威力的技巧，帮助我们针对抽象编程，而不是具体类编程

工厂方法：

• 工厂方法利用继承：把对象的创建委托给子类，子类实现工厂方法来创建对象
• 工厂方法允许类将实例化延迟到子类实现

抽象工厂：

• 抽象工厂使用对象组合：对象的创建被实现在工厂接口所暴露出来的方法中
• 抽象工厂创建相关的对象家族，而不需要依赖它们的具体类

相关代码链接

GitHub地址

• 兼顾了《HeadFirst》以及《GOF》两本经典书籍中的案例
• 提供了友好的阅读指导