java中的工厂模式

一、工厂模式介绍

工厂模式专门负责将大量有共同接口的类实例化。工厂模式可以动态决定将哪一个类实例化，不必事先知道每次要实例化哪一个类。

工厂模式的几种形态：

（1）简单工厂（Simple Factory）模式，又称静态工厂方法模式（Static Factory Method Pattern）。
（2）工厂方法（Factory Method）模式，又称多态性工厂（Polymorphic Factory）模式或虚拟构造子（Virtual Constructor）模式；
（3）抽象工厂（Abstract Factory）模式，又称工具箱（Kit 或Toolkit）模式。

二、简单工厂模式

2.1简单工厂模式介绍

简单工厂模式(Simple Factory Pattern)：又称为静态工厂方法(Static Factory Method)模式，它属于类创建型模式。在简单工厂模式中，可以根据自变量的不同返回不同类的实例。简单工厂模式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。

2.2简单工厂模式角色

（1）工厂类（Creator）角色：担任这个角色的是工厂方法模式的核心，含有与应用紧密相关的商业逻辑。工厂类在客户端的直接调用下创建产品对象，它往往由一个具体Java 类实现。
（2）抽象产品（Product）角色：担任这个角色的类是工厂方法模式所创建的对象的父类，或它们共同拥有的接口。抽象产品角色可以用一个Java 接口或者Java 抽象类实现。
（3）具体产品（Concrete Product）角色：工厂方法模式所创建的任何对象都是这个角色的实例，具体产品角色由一个具体Java 类实现。

2.3简单工厂模式的优缺点

简单工厂模式的优点如下：

（1）工厂类含有必要的判断逻辑，可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例，客户端可以免除直接创建产品对象的责任，而仅仅“消费”产品；简单工厂模式通过这种做法实现了对责任的分割，它提供了专门的工厂类用于创建对象。
（2）客户端无需知道所创建的具体产品类的类名，只需要知道具体产品类所对应的参数即可，对于一些复杂的类名，通过简单工厂模式可以减少使用者的记忆量。
（3）通过引入配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性。
简单工厂模式的缺点如下：

（1）由于工厂类集中了所有产品创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响。
（2）使用简单工厂模式将会增加系统中类的个数，在一定程序上增加了系统的复杂度和理解难度。
（3）系统扩展困难，一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑，在产品类型较多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展和维护。
（4）简单工厂模式由于使用了静态工厂方法，造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构。

2.4简单工厂模式的适用环境

（1）工厂类负责创建的对象比较少：由于创建的对象较少，不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂；
（2）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：客户端既不需要关心创建细节，甚至连类名都不需要记住，只需要知道类型所对应的参数。

2.5简单工厂模式的举例

假设一家工厂，生产电视，汽车等等，我们先为所有产品定义一个共同的产品接口

public interface Product {
}

接着我们让这个工厂的所有产品都必须实现此接口

public class Tv implements Product {
    public Tv(){
        System.out.println("电视被制造了");
    }
}

public class Car implements Product {
    public Car(){
        System.out.println("汽车被制造了");
    }
}

下面有几种模式来实现这个工厂：

2.5.1 直接判断传入的key

public class ProductFactory {
    public static Product produce(String productName) throws Exception {
        switch (productName) {
            case "tv":
                return new Tv();
            case "car":
                return new Car();
            default:
                throw new Exception("没有该产品");
        }
    }
}

测试方法：

try {
    ProductFactory.produce("car");
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}

返回结果:

汽车被制造了

这样的实现有个问题，如果我们新增产品类的话，需要不断的在工厂类中新增case，这样需要修改的地方比较多，所以不建议使用这样的方法来实现工厂类。

2.5.2 利用反射

public class ProductFactory2 {
    public static Product produce(String className) throws Exception {
        try {
            Product product = (Product) Class.forName(className).newInstance();
            return product;
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        throw new Exception("没有该产品");
    }
}

测试方法：

try {
    ProductFactory2.produce("com.zhaofeng.factory.simple.Tv");
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}

返回结果：

电视被制造了

这种的缺点在于，每次创建一个产品时，需要传入产品的全部类路径，也就是要记住一个产品的全部路径，比较麻烦。我们想到可以通过配置文件，来将类路径全部写在properties文件中，通过加载配置文件，这样如果以后新增的话，直接修改配置文件即可。

2.5.3 反射加配置文件

新增配置文件product.properties

tv=com.zhaofeng.factory.simple.Tv
car=com.zhaofeng.factory.simple.Car

新增配置文件读取类，将读出来的内容存储到一个map中

public class PropertyReader {
    public static Map<String, String> map = new HashMap<>();

    public Map<String, String> readPropertyFile(String fileName) {
        Properties pro = new Properties();
        InputStream in = getClass().getResourceAsStream(fileName);
        try {
            pro.load(in);
            Iterator<String> iterator = pro.stringPropertyNames().iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                String key = iterator.next();
                String value = pro.getProperty(key);
                map.put(key, value);
            }
            in.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return map;
    }
}

全新的工厂类如下：

public class ProductFactory3 {
    public static Product produce(String key) throws Exception {
        PropertyReader reader = new PropertyReader();
        Map<String, String> map = reader.readPropertyFile("product.properties");
        try {
            Product product = (Product) Class.forName(map.get(key)).newInstance();
            return product;
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        throw new Exception("没有该产品");
    }
}

测试类:

try {
    ProductFactory3.produce("tv");
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}

返回结果:

电视被制造了

当然这个方法也有可以改进的地方，比如将map在程序启动时就加载，这样就不必要每次调用的时候，都去解析配置文件了，节省了一批开销。

三、工厂方法模式

3.1工厂方法模式的介绍

工厂方法模式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 Method是一个类的实例化延迟到其子类。
在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有的产品的创建，而是将具体创建的工作交给子类去做。这个核心类则摇身一变，成为了一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂子类必须实现的接口，而不接触哪一个产品类应当被实例化这种细节。

3.2工厂方法模式角色

（1）抽象工厂（Creator）角色：担任这个角色的是工厂方法模式的核心，它是与应用程序无关的。任何在模式中创建对象的工厂类必须实现这个接口。在上面的系统中这个角色由Java 接口Creator 扮演；在实际的系统中，这个角色也常常使用抽象Java 类实现。
（2）具体工厂（Concrete Creator）角色：担任这个角色的是实现了抽象工厂接口的具体Java 类。具体工厂角色含有与应用密切相关的逻辑，并且受到应用程序的调用以创建产品对象。在本系统中给出了两个这样的角色，也就是具体Java 类ConcreteCreator1 和ConcreteCreator2。
（3）抽象产品（Product）角色：工厂方法模式所创建的对象的超类型，也就是产品对象的共同父类或共同拥有的接口。在本系统中，这个角色由Java 接口Product 扮演；在实际的系统中，这个角色也常常使用抽象Java 类实现。
（4）具体产品（Concrete Product）角色：这个角色实现了抽象产品角色所声明的接口。工厂方法模式所创建的每一个对象都是某个具体产品角色的实例。

3.3工厂方法模式的优缺点

工厂方法模式的优点如下：
（1）在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无需关心创建细节，甚至无需知道具体产品类的类名。
（2）基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够使工厂可以自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，正是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。
（3）使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无需修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无需修改客户端，也无需修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了，这样，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”。
工厂方法模式的缺点如下：
（1）在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。
（2）由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度，且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术，增加了系统的实现难度。

3.4工厂方法模式的适用环境

在以下情况下可以使用工厂方法模式：
（1）一个类不知道它所需要的对象的类：在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体的产品对象由具体工厂类创建；客户端需要知道创建具体产品的工厂类。
（2）一个类通过其子类来指定创建哪个对象：在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展。
（3）将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无需关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。

3.5举例

工厂方法为工厂类定义了接口，用多态来削弱了工厂类的职能，以下是工厂接口的定义：

public interface Factory {
    public Product produce();
}

我们再来定义一个产品接口

public interface Product{}

以下是实现了产品接口的产品类：

public class Tv implements Product {
    public Tv() {
        System.out.println("电视被制造了");
    }
}

public class Car implements Product {
    public Car(){
        System.out.println("汽车被制造了");
    }
}

接下来，就是工厂方法的核心部分，也就是具体创建产品对象的具体工厂类，

public class TvFactory implements Factory {
    @Override
    public Product produce() {
        return new Tv();
    }
}

public class CarFactory implements Factory {
    @Override
    public Product produce() {
        return new Car();
    }
}

四、抽象工厂模式

4.1抽象工厂模式的介绍

抽象工厂模式提供一个创建一系列或相互依赖的对象的接口，而无需指定它们具体的类。

4.2抽象工厂模式角色

抽象工厂模式涉及到的系统角色
（1）抽象工厂（AbstractFactory）角色：担任这个角色的是工厂方法模式的核心，它是与应用系统的商业逻辑无关的。通常使用Java 接口或者抽象Java 类实现，而所有的具体工厂类必须实现这个Java 接口或继承这个抽象Java 类。
（2）具体工厂类（Conrete Factory）角色：这个角色直接在客户端的调用下创建产品的实例。这个角色含有选择合适的产品对象的逻辑，而这个逻辑是与应用系统的商业逻辑紧密相关的。通常使用具体Java 类实现这个角色。
（3）抽象产品（Abstract Product）角色：担任这个角色的类是工厂方法模式所创建的对象的父类，或它们共同拥有的接口。通常使用Java 接口或者抽象Java 类实现这一角色。
（4）具体产品（Concrete Product）角色：抽象工厂模式所创建的任何产品对象都是某一个具体产品类的实例。这是客户端最终需要的东西，其内部一定充满了应用系统的商业逻辑。通常使用具体Java 类实现这个角色。

4.3抽象工厂模式的优缺点

优点：

（1） 隔离了具体类的生成，使得用户不需要知道什么被创建了。
（2） 当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。

缺点：

（1）添加新的产品对像时，难以扩展抽象工厂以便生产新种类的产品。

4.4抽象工厂模式的适用环境

（1）一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节。这对于所有形态的工厂模式都是重要的；
（2）一个系统的产品有多于一个的产品族，而系统只消费其中某一族的产品；
（3）同属于同一个产品族的产品是在一起使用的，这一约束必须要在系统的设计中体现出来；
（4）系统提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而使客户端不依赖于实现。

4.5举例

将汽车和电视定义两个接口，对他们进行分类

public interface Car {
}

public interface Tv {
}

创建汽车和电视的具体产品

public class Audi implements Car {
    public Audi(){
        System.out.println("奥迪车生产出来了");
    }
}

public class BMW implements Car {
    public BMW(){
        System.out.println("一辆宝马生产出来了");
    }
}

public class LeTv implements Tv {
    public LeTv() {
        System.out.println("乐视电视被生产出来了");
    }
}

public class Sony implements Tv {
    public Sony(){
        System.out.println("索尼电视机被生产出来了");
    }
}

接下来定义工厂行为接口

public interface Factory {
    public Tv produceTv();

    public Car produceCar();
}

具体工厂类：

public class FactoryA implements Factory {
    @Override
    public Tv produceTv() {
        return new LeTv();
    }

    @Override
    public Car produceCar() {
        return new BMW();
    }
}

public class FactoryB implements Factory {

    @Override
    public Tv produceTv() {
        return new Sony();
    }

    @Override
    public Car produceCar() {
        return new Audi();
    }
}

测试类:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        FactoryA factoryA = new FactoryA();
        factoryA.produceCar();

        FactoryB factoryB = new FactoryB();
        factoryB.produceTv();
    }
}
最后编辑于 ：
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 人面猴
    序言：七十年代末，一起剥皮案震惊了整个滨河市，随后出现的几起案子，更是在滨河造成了极大的恐慌，老刑警刘岩，带你破解...
    沈念sama阅读 203,456评论 5赞 477
  • 死咒
    序言：滨河连续发生了三起死亡事件，死亡现场离奇诡异，居然都是意外死亡，警方通过查阅死者的电脑和手机，发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,370评论 2赞 381
  • 救了他两次的神仙让他今天三更去死
    文/潘晓璐 我一进店门，熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来，“玉大人，你说我怎么就摊上这事。” “怎么了？”我有些...
    开封第一讲书人阅读 150,337评论 0赞 337
  • 道士缉凶录：失踪的卖姜人
    文/不坏的土叔 我叫张陵，是天一观的道长。 经常有香客问我，道长，这世上最难降的妖魔是什么？ 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,583评论 1赞 273
  • 港岛之恋（遗憾婚礼）
    正文 为了忘掉前任，我火速办了婚礼，结果婚礼上，老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己，他们只是感情好，可当我...
    茶点故事阅读 63,596评论 5赞 365
  • 恶毒庶女顶嫁案：这布局不是一般人想出来的
    文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着，像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上，一...
    开封第一讲书人阅读 48,572评论 1赞 281
  • 城市分裂传说
    那天，我揣着相机与录音，去河边找鬼。 笑死，一个胖子当着我的面吹牛，可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播，决...
    沈念sama阅读 37,936评论 3赞 395
  • 双鸳鸯连环套：你想象不到人心有多黑
    文/苍兰香墨 我猛地睁开眼，长吁一口气：“原来是场噩梦啊……” “哼！你这毒妇竟也来了？” 一声冷哼从身侧响起，我...
    开封第一讲书人阅读 36,595评论 0赞 258
  • 万荣杀人案实录
    序言：老挝万荣一对情侣失踪，失踪者是张志新（化名）和其女友刘颖，没想到半个月后，有当地人在树林里发现了一具尸体，经...
    沈念sama阅读 40,850评论 1赞 297
  • 护林员之死
    正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡，尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,601评论 2赞 321
  • 白月光启示录
    正文 我和宋清朗相恋三年，在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,685评论 1赞 329
  • 活死人
    序言：一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡，死状恐怖，灵堂内的尸体忽然破棺而出，到底是诈尸还是另有隐情，我是刑警宁泽，带...
    沈念sama阅读 33,371评论 4赞 318
  • 日本核电站爆炸内幕
    正文 年R本政府宣布，位于F岛的核电站，受9级特大地震影响，放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜，却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,951评论 3赞 307
  • 男人毒药：我在死后第九天来索命
    文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹，春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,934评论 0赞 19
  • 一桩弑父案，背后竟有这般阴谋
    文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至，却和暖如春，着一层夹袄步出监牢的瞬间，已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,167评论 1赞 259
  • 情欲美人皮
    我被黑心中介骗来泰国打工， 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 43,636评论 2赞 349
  • 代替公主和亲
    正文 我出身青楼，却偏偏与公主长得像，于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子，可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,411评论 2赞 342

推荐阅读更多精彩内容

  • 设计模式汇总
    设计模式汇总 一、基础知识 1. 设计模式概述 定义：设计模式（Design Pattern）是一套被反复使用、多...
    MinoyJet阅读 3,894评论 1赞 15
  • Java初级面试题
    1. Java基础部分 基础部分的顺序：基本语法，类相关的语法，内部类的语法，继承相关的语法，异常的语法，线程的语...
    子非鱼_t_阅读 31,560评论 18赞 399
  • 【创建型模式三】抽象工厂(Abstract Factory)
    1 场景问题# 1.1 选择组装电脑的配件## 举个生活中常见的例子——组装电脑，我们在组装电脑的时候，通常需要选...
    七寸知架构阅读 4,270评论 6赞 66
  • 23中模式的解析
    一、设计模式的分类 总体来说设计模式分为三大类： 创建型模式，共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者...
    lichengjin阅读 886评论 0赞 8
  • 在人间
    在人间 - 王建房 也许争不过天与地 也许低下头会哭泣 也许六月雪要飞进心里 会有柏林墙出不去 一生与苦难做邻居 ...
    坐看云起的Annie阅读 596评论 0赞 1