设计模式之工厂模式

 一：工厂方法模式

1.1 定义

其定义为：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。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

（Define an interface for creating an object,but let subclasses decide which class to instantiate.Factory Method lets a class defer instantiation to subclasses.）

　　在工厂方法模式中，抽象产品类Product负责定义产品的共性，实现对事物最抽象的定义；Creator为抽象创建类，也就是抽象工厂，具体如何创建产品类是由具体的实现工厂ConcreteCreator完成的。

1.2 代码

工厂方法模式的变种较多， 我们来看一个比较实用的通用源码。

抽象产品类：

public abstract class Product {
    // 产品类的公共方法
    public void method1() {
        // 业务逻辑处理
    }

    // 抽象方法
    public abstract void method2();
}

具体的产品类：（可以有多个，都继承于抽象产品类）

public class ConcreteProduct1 extends Product {
    public void method2() {
            //业务逻辑处理
    }
}
public class ConcreteProduct2 extends Product {
    public void method2() {
        // 业务逻辑处理
    }
}

抽象工厂类负责定义产品对象的产生：

public abstract class Creator {    
     /*
      * 创建一个产品对象，其输入参数类型可以自行设置
      * 通常为String、Enum、Class等，当然也可以为空
      */        
     public abstract <T extends Product> T createProduct(Class<T> c);
}

具体如何产生一个产品的对象，是由具体的工厂类实现的：

public class ConcreteCreator extends Creator {     
    public <T extends Product> T createProduct(Class<T> c){
            Product product=null;
            try {
                   product = (Product)Class.forName(c.getName()).newInstance();
            } catch (Exception e) {
                   //异常处理
            }
            return (T)product;         
    }
}

场景类如下所示：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
            Creator creator = new ConcreteCreator();
            Product product = creator.createProduct(ConcreteProduct1.class);
            /*
             * 继续业务处理
             */
    }
}

1.3 工厂方法模式的优点

（1）良好的封装性，代码结构清晰。一个对象创建是有条件约束的，如一个调用者需要一个具体的产品对象，只要知道这个产品的类名（或约束字符串）就可以了，不用知道创建对象的艰辛过程，降低模块间的耦合。

（2）工厂方法模式的扩展性非常优秀。在增加产品类的情况下，只要适当地修改具体的工厂类或扩展一个工厂类，就可以完成“拥抱变化”。

（3）屏蔽产品类。这一特点非常重要，产品类的实现如何变化，调用者都不需要关心，它只需要关心产品的接口，只要接口保持不变，系统中的上层模块就不要发生变化。因为产品类的实例化工作是由工厂类负责的，一个产品对象具体由哪一个产品生成是由工厂类决定的。

1.4使用场景

首先，工厂方法模式是new一个对象的替代品，所以在所有需要生成对象的地方都可以使用，但是需要慎重地考虑是否要增加一个工厂类进行管理，增加代码的复杂度。

1.5工厂方法模式的扩展

（1）简单工厂模式

　　当一个模块只需要一个工工厂类时，我们可以将抽象工厂类kill掉，然后将具体工厂类中制造产品的方法前面加static关键字，则工厂方法模式就变为了简单工厂模式。

　　该模式是工厂方法模式的弱化，因为简单，所以称为简单工厂模式（Simple Factory Pattern），也叫做静态工厂模式。在实际项目中，采用该方法的案例还是比较多的，其缺点是工厂类的扩展比较困难，不符合开闭原则，但它仍然是一个非常实用的设计模式。

 

（2）多工厂模式

　　当遇到一个复杂的项目，初始化一个对象很费事的时候，我们可以使用多工厂模式，即一个工厂只生产特定的某种产品，实现了单一职责。每一个产品类都对应了一个创建类，好处就是创建类的职责清晰，而且结构简单，但是给可扩展性和可维护性带来了一定的影响。为什么这么说呢？如果要扩展一个产品类，就需要建立一个相应的工厂类，这样就增加了扩展的难度。因为工厂类和产品类的数量相同，维护时需要考虑两个对象之间的关系。

　　当然，在复杂的应用中一般采用多工厂的方法，然后再增加一个协调类，避免调用者与各个子工厂交流，协调类的作用是封装子工厂类，对高层模块提供统一的访问接口。

 二：抽象工厂模式

2.1 定义

为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口， 而且无须指定它们的具体类。

（Provide an interface for creating families of related or dependent objects without specifyingtheir concrete classes）

抽象工厂模式的通用类图 ：

　　抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，在有多个业务品种、业务分类时，通过抽象工厂模式产生需要的对象是一种非常好的解决方式。我们来看看抽象工厂的通用源代码，首先有两个互相影响的产品线（也叫做产品族）。

　　例如制造汽车的左侧门和右侧门，这两个应该是数量相等的——两个对象之间的约束，每个型号的车门都是不一样的，这是产品等级结构约束的，我们先看看两个产品族的类图。

注意类图上的圈圈、框框相对应，两个抽象的产品类可以有关系，例如共同继承或实现一个抽象类或接口。

1.2 通用代码

抽象产品类：

public abstract class AbstractProductA {
    // 每个产品共有的方法
    public void shareMethod() {
    }

    // 每个产品相同方法，不同实现
    public abstract void doSomething();
}

产品A1的实现类： 

public class ProductA1 extends AbstractProductA {
    public void doSomething() {
            System.out.println("产品A1的实现方法");
    }
}

 

产品A2的实现类：

public class ProductA2 extends AbstractProductA {
    public void doSomething() {
            System.out.println("产品A2的实现方法");
    }
}

产品B与此类似，不再赘述。

抽象工厂类：

public abstract class AbstractCreator {
    //创建A产品家族
    public abstract AbstractProductA createProductA(); 
    //创建B产品家族
    public abstract AbstractProductB createProductB();
}

注意：有N个产品族，在抽象工厂类中就应该有N个创建方法。

产品等级1的实现类：

public class Creator1 extends AbstractCreator {    
    //只生产产品等级为1的A产品
    public Abstract ProductA createProductA() { 
            return new ProductA1();
    }
    //只生产产品等级为1的B产品
    public AbstractProductB createProductB() {
            return new ProductB1();
    }
}

产品等级2的实现类：

public class Creator2 extends AbstractCreator {    
    //只生产产品等级为2的A产品
    public AbstractProductA createProductA() { 
            return new ProductA2();
    }
    //只生产产品等级为2的B产品
    public AbstractProductB createProductB() {
            return new ProductB2();
    }
}

注意：M个实现工厂类，在每个实现工厂中，实现不同产品族的生产任务。

场景类如下：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
            //定义出两个工厂
            Abstract Creator creator1 = new Creator1();
            Abstract Creator creator2 = new Creator2();
            //产生A1对象
            AbstractProductA a1 =  creator1.createProductA();
            //产生A2对象
            AbstractProductA a2 = creator2.createProductA();
            //产生B1对象
            AbstractProductB b1 = creator1.createProductB();
            //产生B2对象
            AbstractProductB b2 = creator2.createProductB();
            /*
             * 然后在这里就可以为所欲为了...
             */
    }
}

1.3 抽象工厂模式的优缺点

优点：

1）封装性。每个产品的实现类不是高层模块要关心的，它要关心的是什么？是接口，是抽象，它不关心对象是如何创建出来，这由谁负责呢？工厂类，只要知道工厂类是谁，我就能创建出一个需要的对象，省时省力，优秀设计就应该如此。

2）产品族内的约束为非公开状态。

缺点：

抽象工厂模式的最大缺点就是产品族扩展非常困难，为什么这么说呢？我们以通用代码为例，如果要增加一个产品C，也就是说产品家族由原来的2个增加到3个，看看我们的程序有多大改动吧！抽象类AbstractCreator要增加一个方法createProductC()，然后两个实现类都要修改，想想看，这严重违反了开闭原则，而且我们一直说明抽象类和接口是一个契约。改变契约，所有与契约有关系的代码都要修改，那么这段代码叫什么？叫“有毒代码”，——只要与这段代码有关系，就可能产生侵害的危险！

1.4抽象工厂模式的使用场景

　　抽象工厂模式的使用场景定义非常简单： 一个对象族（或是一组没有任何关系的对象）都有相同的约束， 则可以使用抽象工厂模式。 什么意思呢？ 例如一个文本编辑器和一个图片 处理器， 都是软件实体， 但是*nix下的文本编辑器和Windows下的文本编辑器虽然功能和界面都相同， 但是代码实现是不同的， 图片处理器也有类似情况。 也就是具有了共同的约束条件： 操作系统类型。 于是我们可以使用抽象工厂模式， 产生不同操作系统下的编辑器和图片处理器。 

 

两种设计模式的区别：

        区别在于产品，如果产品单一，最合适用工厂模式，但是如果有多个业务品种、业务分类时，通过抽象工厂模式产生需要的对象是一种非常好的解决方式。再通俗深化理解下：工厂模式针对的是一个产品等级结构 ，抽象工厂模式针对的是面向多个产品等级结构的。

 

参考：

《设计模式之禅》（强烈推荐）

https://blog.csdn.net/qq_25827845/article/details/52503884