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工厂模式

工厂模式是我们最常用的实例化对象模式了，是用工厂方法代替new操作的一种模式。著名的Jive论坛 ,就大量使用了工厂模式，工厂模式在Java程序系统可以说是随处可见。因为工厂模式就相当于创建实例对象的new，我们经常要根据类Class生成实例 对象，如A a=new A() 工厂模式也是用来创建实例对象的，所以以后new时就要多个心眼，是否可以考虑使用工厂模式，虽然这样做，可能多做一些工作，但会给你系统带来更大的可扩 展性和尽量少的修改量。

简单工厂、工厂方法、抽象工厂的区别

简单工厂，只有一个产品接口

  • 定义：专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常具有共同的父类或实现同一接口
  • 优点：客户端可以直接消费产品，而不必关心具体产品的实现，消除了客户端直接创建产品对象的责任，实现了对责任的分割
  • 局限：工厂类记录了所有同类产品的创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都会受到影响；当产品种类多、结构复杂的时候，把所有创建工作放进一个工厂中来，会使后期程序的扩展较为困难
  • 简单工厂模式没有抽象工厂类且其工厂类的工厂方法是静态的

工厂方法，既有产品接口也有工厂接口

  • 定义：在简单工厂的基础上，为工厂类定义了工厂接口，让其子类决定实例化哪个产品类
  • 优点：简单工厂是把创建产品的职能都全部放在一个类里面，而工厂方法则是把不同的产品放在实现了工厂接口的不同工厂类里面，分割了工厂类的职能。

抽象工厂

  • 定义：抽象工厂提供一个固定的接口，用于创建一系列关联或者相依存的对象，而不必指定其具体类或其创建的细节。
  • 特点：工厂方法用来创建一个产品，它没有分类的概念，而抽象工厂则用于创建一系列产品，所以产品分类成了抽象工厂的重点。

简单工厂模式 Simple Factory

简单工厂模式（Simple Factory Pattern）又叫静态工厂方法模式（Static FactoryMethod Pattern），是通过专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类或接口。

作用：代替构造函数创建对象

简单工厂模式中包含的角色及其相应的职责如下：

  • 工厂角色：这是简单工厂模式的核心，由它负责创建所有的类的内部逻辑。
  • 抽象产品角色：简单工厂模式所创建的所有对象的父类，它负责描述所有实例所共有的公共接口。
  • 具体产品角色：简单工厂所创建的具体实例对象，这些具体的产品往往都拥有共同的父类。

JDK中体现：Integer.valueOf、Class.forName

抽象产品类

女娲造人案例

首先定义人类的总称，可以通过抽象类或接口定义

public interface IHuman {
    public void talk();
}

具体产品类

然后定义你所需要的具体的人种，不同的产品具有不同的特性或功能

class WhiteHuman implements IHuman {
    @Override
    public void talk() {
        System.out.println("白色人种会说English");
    }
}
class BlackHuman implements IHuman {
    @Override
    public void talk() {
        System.out.println("黑人可以说话，一般人听不懂");
    }
}
class YellowHuman implements IHuman {
    @Override
    public void talk() {
        System.out.println("黄色人种会说汉语");
    }
}

工厂类

public class HumanFactory {
    public static IHuman createHuman(Class<? extends IHuman> c) { //通过泛型限定了要生产的对象的类型
        //注意，生成产品的方式可以是各种各样的，比如最常见的方式为根据传入的String或int值，构造出不同的对象
        IHuman human = null;
        try {
            human = (IHuman) Class.forName(c.getName()).newInstance(); //这里是通过反射方式生成的
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("构造失败");
        }
        return human;
    }
}

由于简单工厂模式新增产品时需要直接修改工厂类，违反了开放封闭原则。因此可以使用反射来创建实例对象，确保能够遵循开放封闭原则。

客户端使用

IHuman yellowHuman = HumanFactory.createHuman(YellowHuman.class);
yellowHuman.talk();

工厂方法模式 Factory Method

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类。

定义了一个工厂接口，由抽象工厂类的子类决定要实例化的类是抽象产品类的哪一个子类。

工厂方法让类的实例化推迟到子类。

角色说明：

  • Product（抽象产品类）：要创建的复杂对象，定义对象的公共接口。
  • ConcreteProduct（具体产品类）：实现Product接口。
  • Factory（抽象工厂类）：该方法返回一个Product类型的对象。
  • ConcreteFactory（具体工厂类）：返回ConcreteProduct实例。

优点

  • 符合开放封闭原则。新增产品时，只需增加相应的具体产品类和相应的工厂子类即可。
  • 符合单一职责原则。每个具体工厂类只负责创建对应的产品。

缺点

  • 一个具体工厂只能创建一种具体产品，增加新产品时，还需增加相应的工厂类，系统类的个数将成对增加，增加了系统的复杂度和性能开销。
  • 引入的抽象类也会导致类结构的复杂化。

工厂方法模式新增产品时只需新建一个工厂类即可，符合开放封闭原则；而简单工厂模式需要直接修改工厂类，违反了开放封闭原则。

抽象产品类(产品接口)

public interface IWork {
    void doWork();
}

具体产品类

class StudentWork implements IWork {
    @Override
    public void doWork() {
        System.out.println("学生的工作是做作业!");
    }
}
class TeacherWork implements IWork {
    @Override
    public void doWork() {
        System.out.println("老师的工作是审批作业!");
    }
}

工厂接口类

工厂方法是创建一个框架，让【子类】决定要如何实现具体的产品。

public interface IWorkFactory {
    IWork getWork();
}

具体工厂类

根据不同的产品，定义不同的具体工厂类

class StudentWorkFactory implements IWorkFactory {
    @Override
    public IWork getWork() {
        return new StudentWork();//子类决定如何实现具体的产品
    }
}
class TeacherWorkFactory implements IWorkFactory{
    @Override
    public IWork getWork() {
        return new TeacherWork();//子类决定如何实现具体的产品
    }
}

客户端使用

IWorkFactory studentWorkFactory = new StudentWorkFactory();
IWork studentWork = studentWorkFactory.getWork();//使用StudentWorkFactory构建StudentWork
studentWork.doWork();//学生的工作是做作业!

IWorkFactory teacherWorkFactory = new TeacherWorkFactory();
IWork teacherWork = teacherWorkFactory.getWork();//使用TeacherWorkFactory构建TeacherWork
teacherWork.doWork();//老师的工作是审批作业!

抽象工厂模式 Abstract Factory

为创建一组相关或者相互依赖的对象提供一个接口，而无需指定它们的具体类。

工厂方法模式每个工厂只能创建一种类型的产品，而抽象工厂模式则能够创建多种类型的产品。

例如：硬盘工厂只生产硬盘这种产品，而电脑工厂则组合不同的硬盘、内存、CPU等生产出电脑来。

角色说明：

  • AbstractProduct（抽象产品类）：定义产品的公共接口。
  • ConcreteProduct（具体产品类）：定义产品的具体对象，实现抽象产品类中的接口。
  • AbstractFactory（抽象工厂类）：定义工厂中用来创建不同产品的方法。
  • ConcreteFactory（具体工厂类）：实现抽象工厂中定义的创建产品的方法。

应用场景：生产多个产品组合的对象时。

优点：代码解耦，创建实例的工作与使用实例的工作分开，使用者不必关心类对象如何创建。

缺点：如果增加新的产品，则修改抽象工厂和所有的具体工厂，违反了开放封闭原则

工厂方法模式与抽象工厂模式比较

  • 工厂方法用来创建一个产品，它没有分类的概念，而抽象工厂则用于创建一系列产品，所以产品分类成了抽象工厂的重点。
  • 在工厂方法模式中，具体工厂负责生产具体的产品，每一个具体工厂对应一种具体产品，工厂方法具有唯一性；抽象工厂模式则可以提供多个产品对象，而不是单一的产品对象。

产品

产品接口

定义人类的统称

public interface IHuman {
    void talk();
    void sex();//定义性别，注意，这个是用来给人类【分类】的，在抽象工厂中，很重要的一步就是合理的分类
}

抽象产品类(产品等级)

人类的接口定义好，然后根据接口创建两个抽象类，也就是两个【产品等级】

public abstract class AbstractYellowHuman implements IHuman {
    @Override
    public void talk() {
        System.out.println("黄种人会说汉语");
    }
}
public abstract class AbstractWhiteHuman implements IHuman {
    @Override
    public void talk() {
        System.out.println("白色人种会说English");
    }
}

具体产品类(产品族)

然后就是些实现类了

public class YellowFemaleHuman extends AbstractYellowHuman {
    @Override
    public void sex() {
        System.out.println("女性黄种人");
    }
}
public class YellowMaleHuman extends AbstractYellowHuman {
    @Override
    public void sex() {
        System.out.println("男性黄种人");
    }
}
public class WhiteFemaleHuman extends AbstractWhiteHuman {
    @Override
    public void sex() {
        System.out.println("女性白种人");
    }
}
public class WhiteMaleHuman extends AbstractWhiteHuman {
    @Override
    public void sex() {
        System.out.println("男性白种人");
    }
}

工厂

工厂接口

public interface IHumanFactory {
    IHuman createYellowHuman();//制造黄色人种
    IHuman createWhiteHuman();//制造白色人种
}

抽象工厂类(产生产品等级)

这个抽象类的目的就是减少下边实现类的代码量。

public abstract class AbstractHumanFactory implements IHumanFactory {
    protected IHuman createHuman(HumanEnum humanEnum) {
        IHuman human = null; //给定一个性别人种，创建一个人类出来 专业术语是产生产品等级
        try {
            human = (IHuman) Class.forName(humanEnum.getValue()).newInstance();//直接产生一个实例
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return human;
    }
}

具体工厂类

男性创建工厂，只创建男性

public class MaleHumanFactory extends AbstractHumanFactory {
    //创建一个男性白种人
    @Override
    public IHuman createWhiteHuman() {
        return super.createHuman(HumanEnum.WhiteMaleHuman);
    }
    //创建一个男性黄种人
    @Override
    public IHuman createYellowHuman() {
        return super.createHuman(HumanEnum.YelloMaleHuman);
    }
}

女性创建工厂，只创建女性

public class FemaleHumanFactory extends AbstractHumanFactory {
    //创建一个女性白种人
    @Override
    public IHuman createWhiteHuman() {
        return super.createHuman(HumanEnum.WhiteFemaleHuman);
    }
    //创建一个女性黄种人\
    @Override
    public IHuman createYellowHuman() {
        return super.createHuman(HumanEnum.YelloFemaleHuman);
    }
}

客户端使用

产品定义好了，工厂也定义好了，万事俱备只欠东风，那咱就开始造人吧，哦，不对，女娲开始造人了：

public class Test {
    //女娲建立起了两条生产线，分别是男性生产线和女性生产线
    public static void main(String[] args) {
        //第一条生产线，男性生产线，可以生产各种各样的男性
        IHumanFactory maleHumanFactory = new MaleHumanFactory();
        IHuman maleYellowHuman = maleHumanFactory.createYellowHuman();//生产黄色的男性
        IHuman maleWhiteHuman = maleHumanFactory.createWhiteHuman();//生产白色的男性

        //第二条生产线，女性生产线，可以生产各种各样的女性
        IHumanFactory femaleHumanFactory = new FemaleHumanFactory();
        IHuman femaleYellowHuman = femaleHumanFactory.createYellowHuman();//生产黄色的女性
        IHuman femaleWhiteHuman = femaleHumanFactory.createWhiteHuman();//生产白色的女性
    }
}

2019-4-6

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