文章目錄

一、工廠模式概述
- 1、工廠模式簡介
- 2、工廠模式分類
二、簡單工廠模式
- 1、簡單工廠模式示例
- 2、簡單工廠模式分析
三、工廠方法模式
- 1、工廠方法模式示例
- 2、工廠方法模式分析
四、抽象工廠模式
- 1、抽象工廠模式示例
- 2、抽象工廠模式分析

一、工廠模式概述

1、工廠模式簡介

（1）簡介

簡單工廠模式是屬于建立型模式，是工廠模式的一種。簡單工廠模式是由一個工廠對象決定建立出哪一種産品類的執行個體。簡單工廠模式是工廠模式家族中最簡單實用的模式；
簡單工廠模式定義了一個建立對象的類，由這個類來封裝執行個體化對象的行為(代碼)；
在軟體開發中，當我們會用到大量的建立某種、某類或者某批對象時，就會使用到工廠模式。

（2）優缺點

優點：

一個調用者想建立一個對象，隻要知道其名稱就可以了。
擴充性高，如果想增加一個産品，隻要擴充一個工廠類就可以。
屏蔽産品的具體實作，調用者隻關心産品的接口。

缺點：

每次增加一個産品時，都需要增加一個具體類和對象實作工廠，使得系統中類的個數成倍增加，在一定程度上增加了系統的複雜度，同時也增加了系統具體類的依賴。這并不是什麼好事。

（3）使用場景：

日志記錄器：記錄可能記錄到本地硬碟、系統事件、遠端伺服器等，使用者可以選擇記錄日志到什麼地方。
資料庫通路，當使用者不知道最後系統采用哪一類資料庫，以及資料庫可能有變化時。
設計一個連接配接伺服器的架構，需要三個協定，“POP3”、“IMAP”、“HTTP”，可以把這三個作為産品類，共同實作一個接口。

（4）注意事項

作為一種建立類模式，在任何需要生成複雜對象的地方，都可以使用工廠方法模式。有一點需要注意的地方就是複雜對象适合使用工廠模式，而簡單對象，特别是隻需要通過 new 就可以完成建立的對象，無需使用工廠模式。如果使用工廠模式，就需要引入一個工廠類，會增加系統的複雜度。

2、工廠模式分類

工廠模式根據抽象程度的不同分為三種：簡單工廠模式（也叫靜态工廠模式）、工廠方法模式、抽象工廠模式。

二、簡單工廠模式

1、簡單工廠模式示例

（1）建立一個接口Shape

public interface Shape {
   void draw();
}

（2）建立實作接口的實體類。

Rectangle 實體類

public class Rectangle implements Shape {

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("這是Rectangle");
    }
}

Square 實體類

public class Square implements Shape {

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("這是Square");
    }
}

Circle 實體類

public class Circle implements Shape {

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("這是Circle");
    }
}

（3）建立一個工廠，生成基于給定資訊的實體類的對象。

public class ShapeFactory {

    //使用 getShape 方法擷取形狀類型的對象
    public Shape getShape(String shapeType){
        if(shapeType == null){
            return null;
        }
        if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
            return new Circle();
        } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
            return new Rectangle();
        } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
            return new Square();
        }
        return null;
    }
}

（4）使用該工廠，通過傳遞類型資訊來擷取實體類的對象。

public class FactoryPatternDemo {

    public static void main(String[] args) {
        ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();

        //擷取 Circle 的對象，并調用它的 draw 方法
        Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
        shape1.draw();

        //擷取 Rectangle 的對象，并調用它的 draw 方法
        Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
        shape2.draw();

        //擷取 Square 的對象，并調用它的 draw 方法
        Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
        shape3.draw();
    }
}

（5）輸出結果

這是Circle
這是Rectangle
這是Square

2、簡單工廠模式分析

（1）優點和缺點

優點

工廠類含有必要的判斷邏輯，可以決定在什麼時候建立哪一個産品類的執行個體，用戶端可以免除直接建立産品對象的責任，而僅僅“消費”産品；簡單工廠模式通過這種做法實作了對責任的分割，它提供了專門的工廠類用于建立對象。
用戶端無須知道所建立的具體産品類的類名，隻需要知道具體産品類所對應的參數即可，對于一些複雜的類名，通過簡單工廠模式可以減少使用者的記憶量。
通過引入配置檔案，可以在不修改任何用戶端代碼的情況下更換和增加新的具體産品類，在一定程度上提高了系統的靈活性。

缺點

由于工廠類集中了所有産品建立邏輯，一旦不能正常工作，整個系統都要受到影響。
使用簡單工廠模式将會增加系統中類的個數，在一定程式上增加了系統的複雜度和了解難度。
系統擴充困難，一旦添加新産品就不得不修改工廠邏輯，同樣破壞了“開閉原則”；在産品類型較多時，有可能造成工廠邏輯過于複雜，不利于系統的擴充和維護。
簡單工廠模式由于使用了靜态工廠方法，造成工廠角色無法形成基于繼承的等級結構。

（2）适用環境

工廠類負責建立的對象比較少：由于建立的對象較少，不會造成工廠方法中的業務邏輯太過複雜。
用戶端隻知道傳入工廠類的參數，對于如何建立對象不關心：用戶端既不需要關心建立細節，甚至連類名都不需要記住，隻需要知道類型所對應的參數。

（3）JDK中使用到的簡單工廠模式

JDK類庫中廣泛使用了簡單工廠模式，如工具類java.text.DateFormat，它用于格式化一個本地日期或者時間。

public final static DateFormat getDateInstance(); 
public final static DateFormat getDateInstance(int style); 
public final static DateFormat getDateInstance(int style,Locale locale);

擷取不同加密算法的密鑰生成器。

三、工廠方法模式

1、工廠方法模式示例

（1）建立一個抽象類，并設定一個抽象方法

public abstract class Computer {
    public abstract Computer show();
}

（2）建立實體類繼承抽象的Computer類

Lenvon 實體類

public class Lenvon extends Computer{
    @Override
    public Computer show() {
        System.out.println("這是聯想電腦");
        return null;
    }
}

Dell 實體類

public class Dell extends Computer {
    @Override
    public Computer show() {
        System.out.println("這是戴爾電腦");
        return null;
    }
}

（3）建立一個抽象工廠類，它是具體工廠的公共接口

public abstract class Factory{
    public abstract Computer getComputer();
}

（4）建立具體工廠類（繼承抽象工廠類），定義建立對應具體産品執行個體的方法；

Lenvon工廠

public class LenvonFactory extends Factory {
    @Override
    public Computer getComputer() {
        return new Lenvon();
    }
}

Dell工廠

public class DellFactory extends Factory {
    @Override
    public Computer getComputer() {
        return new Dell();
    }
}

（5）main方法類調用

public class Gcffms {
    public static void main(String[] args) {
        /*調用Lenvon電腦*/
        LenvonFactory lenvonFactory = new LenvonFactory();
        lenvonFactory.getComputer().show();
        /*調用Dell電腦*/
        DellFactory dellFactory = new DellFactory();
        dellFactory.getComputer().show();
    }
}

（6）輸出結果

這是聯想電腦
這是戴爾電腦

2、工廠方法模式分析

（1）優缺點

優點

在工廠方法模式中，工廠方法用來建立用戶端所需要的産品，同時還向用戶端隐藏了哪種具體産品類将被執行個體化這一細節，用戶端隻需要關心所需産品對應的工廠，無須關心建立細節，甚至無須知道具體産品類的類名。
基于工廠角色和産品角色的多态性設計是工廠方法模式的關鍵。它能夠使工廠可以自主确定建立何種産品對象，而如何建立這個對象的細節則完全封裝在具體工廠内部。工廠方法模式之是以又被稱為多态工廠模式，是因為所有的具體工廠類都具有同一抽象父類。
使用工廠方法模式的另一個優點是在系統中加入新産品時，無須修改抽象工廠和抽象産品提供的接口，無須修改用戶端，也無須修改其他的具體工廠和具體産品，而隻要添加一個具體工廠和具體産品就可以了。這樣，系統的可擴充性也就變得非常好，完全符合“開閉原則”。

缺點

在添加新産品時，需要編寫新的具體産品類，而且還要提供與之對應的具體工廠類，系統中類的個數将成對增加，在一定程度上增加了系統的複雜度，有更多的類需要編譯和運作，會給系統帶來一些額外的開銷。
由于考慮到系統的可擴充性，需要引入抽象層，在用戶端代碼中均使用抽象層進行定義，增加了系統的抽象性和了解難度，且在實作時可能需要用到DOM、反射等技術，增加了系統的實作難度。

（2）适用環境

一個類不知道它所需要的對象的類：在工廠方法模式中，用戶端不需要知道具體産品類的類名，隻需要知道所對應的工廠即可，具體的産品對象由具體工廠類建立；用戶端需要知道建立具體産品的工廠類。
一個類通過其子類來指定建立哪個對象：在工廠方法模式中，對于抽象工廠類隻需要提供一個建立産品的接口，而由其子類來确定具體要建立的對象，利用面向對象的多态性和裡氏代換原則，在程式運作時，子類對象将覆寫父類對象，進而使得系統更容易擴充。
将建立對象的任務委托給多個工廠子類中的某一個，用戶端在使用時可以無須關心是哪一個工廠子類建立産品子類，需要時再動态指定，可将具體工廠類的類名存儲在配置檔案或資料庫中。

（3）模式擴充

使用多個工廠方法：在抽象工廠角色中可以定義多個工廠方法，進而使具體工廠角色實作這些不同的工廠方法，這些方法可以包含不同的業務邏輯，以滿足對不同的産品對象的需求。
産品對象的重複使用：工廠對象将已經建立過的産品儲存到一個集合（如數組、List等）中，然後根據客戶對産品的請求，對集合進行查詢。如果有滿足要求的産品對象，就直接将該産品傳回用戶端；如果集合中沒有這樣的産品對象，那麼就建立一個新的滿足要求的産品對象，然後将這個對象在增加到集合中，再傳回給用戶端。
多态性的喪失和模式的退化：如果工廠僅僅傳回一個具體産品對象，便違背了工廠方法的用意，發生退化，此時就不再是工廠方法模式了。一般來說，工廠對象應當有一個抽象的父類型，如果工廠等級結構中隻有一個具體工廠類的話，抽象工廠就可以省略，也将發生了退化。當隻有一個具體工廠，在具體工廠中可以建立所有的産品對象，并且工廠方法設計為靜态方法時，工廠方法模式就退化成簡單工廠模式。

（4）JDK中使用到的簡單工廠模式

java.util.Calendar，ResourceBundle and NumberFormat getInstance()
valueOf() 在包裝類中，如Boolean, Integer 也使用了工廠方法模式

四、抽象工廠模式

1、抽象工廠模式示例

設計一個案例，有Lenvon和Dell兩個工廠，分别生産Lenvon電腦和Lenvon手機、Dell電腦和Dell手機

（1）建立一個電腦接口Computer接口和一個手機接口Phone接口

Computer接口

public interface Computer {
    public void makeComputer();
}

Phone接口

public interface Phone {
    public void makePhone();
}

（2）建立具體的實體類分别實作Computer接口和Phone接口

LenvonComputer 實體類

public class LenvonComputer implements Computer {
    @Override
    public void makeComputer() {
        System.out.println("Lenvon生産一台聯想電腦");
    }
}

DellComputer 實體類

public class DellComputer implements Computer {
    @Override
    public void makeComputer() {
        System.out.println("Dell生産一台戴爾電腦");
    }
}

LenvonPhone實體類

public class LenvonPhone implements Phone {
    @Override
    public void makePhone() {
        System.out.println("Lenvon生産一部聯想手機");
    }
}

DellPhone 實體類

public class DellPhone implements Phone {
    @Override
    public void makePhone() {
        System.out.println("Dell生産一部戴爾手機");
    }
}

（3）建立一個工廠接口，并建立實體工廠實作工廠接口

工廠接口Factory

public interface Factory {
    public Computer getComputer();
    public Phone getPhone();
}

實體工廠LenvonFactory

public class LenvonFactory implements Factory {
    @Override
    public Computer getComputer() {
        return new LenvonComputer();
    }

    @Override
    public Phone getPhone() {
        return new LenvonPhone();
    }
}

實體工廠DellFactory

public class DellFactory implements Factory {
    @Override
    public Computer getComputer() {
        return new DellComputer();
    }

    @Override
    public Phone getPhone() {
        return new DellPhone();
    }
}

（4）main方法類測試，由不同的工廠生産不同的産品

public class Cxgcms {
    public static void main(String[] args) {
        LenvonFactory lenvonFactory = new LenvonFactory();
        lenvonFactory.getComputer().makeComputer();
        lenvonFactory.getPhone().makePhone();

        DellFactory dellFactory = new DellFactory();
        dellFactory.getComputer().makeComputer();
        dellFactory.getPhone().makePhone();
    }
}

（5）輸出結果

Lenvon生産一台聯想電腦
Lenvon生産一部聯想手機
Dell生産一台戴爾電腦
Dell生産一部戴爾手機

2、抽象工廠模式分析

（1）優點和缺點

優點

抽象工廠模式隔離了具體類的生成，使得客戶并不需要知道什麼被建立。由于這種隔離，更換一個具體工廠就變得相對容易。所有的具體工廠都實作了抽象工廠中定義的那些公共接口，是以隻需改變具體工廠的執行個體，就可以在某種程度上改變整個軟體系統的行為。另外，應用抽象工廠模式可以實作高内聚低耦合的設計目的，是以抽象工廠模式得到了廣泛的應用。
當一個産品族中的多個對象被設計成一起工作時，它能夠保證用戶端始終隻使用同一個産品族中的對象。這對一些需要根據目前環境來決定其行為的軟體系統來說，是一種非常實用的設計模式。

增加新的具體工廠和産品族很友善，無須修改已有系統，符合“開閉原則”。

缺點

在添加新的産品對象時，難以擴充抽象工廠來生産新種類的産品，這是因為在抽象工廠角色中規定了所有可能被建立的産品集合，要支援新種類的産品就意味着要對該接口進行擴充，而這将涉及到對抽象工廠角色及其所有子類的修改，顯然會帶來較大的不便。
開閉原則的傾斜性

(1) 增加産品族：對于增加新的産品族，抽象工廠模式很好地支援了“開閉原則”，隻需要增加具體産品并對應增加一個新的具體工廠，對已有代碼無須做任何修改。

(2) 增加新的産品等級結構：對于增加新的産品等級結構，需要修改所有的工廠角色，包括抽象工廠類，在所有的工廠類中都需要增加生産新産品的方法，違背了“開閉原則”。
正因為抽象工廠模式存在“開閉原則”的傾斜性，它以一種傾斜的方式來滿足“開閉原則”，為增加新産品族提供友善，但不能為增加新産品結構提供這樣的友善，是以要求設計人員在設計之初就能夠全面考慮，不會在設計完成之後向系統中增加新的産品等級結構，也不會删除已有的産品等級結構，否則将會導緻系統出現較大的修改，為後續維護工作帶來諸多麻煩。

（2）适用環境

一個系統不應當依賴于産品類執行個體如何被建立、組合和表達的細節，這對于所有類型的工廠模式都是很重要的，使用者無須關心對象的建立過程，将對象的建立和使用解耦。
系統中有多于一個的産品族，而每次隻使用其中某一産品族。可以通過配置檔案等方式來使得使用者可以動态改變産品族，也可以很友善地增加新的産品族。
屬于同一個産品族的産品将在一起使用，這一限制必須在系統的設計中展現出來。同一個産品族中的産品可以是沒有任何關系的對象，但是它們都具有一些共同的限制，如同一制作水果蛋糕用的水果–草莓和芒果，草莓和芒果之間沒有直接關系，但它們都是屬于水果。
産品等級結構穩定，設計完成之後，不會向系統中增加新的産品等級結構或者删除已有的産品等級結構。

（3）模式擴充

“開閉原則”要求系統對擴充開放，對修改封閉，通過擴充達到增強其功能的目的。對于涉及到多個産品族與多個産品等級結構的系統，其功能增強包括兩方面：

增加産品族：對于增加新的産品族，工廠方法模式很好的支援了“開閉原則”，對于新增加的産品族，隻需要對應增加一個新的具體工廠即可，對已有代碼無須做任何修改。
增加新的産品等級結構：對于增加新的産品等級結構，需要修改所有的工廠角色，包括抽象工廠類，在所有的工廠類中都需要增加生産新産品的方法，不能很好地支援“開閉原則”。

工廠模式的退化

當抽象工廠模式中每一個具體工廠類隻建立一個産品對象，也就是隻存在一個産品等級結構時，抽象工廠模式退化成工廠方法模式；
當工廠方法模式中抽象工廠與具體工廠合并，提供一個統一的工廠來建立産品對象，并将建立對象的工廠方法設計為靜态方法時，工廠方法模式退化成簡單工廠模式。

JAVA 設計模式（三）—— 設計模式之工廠模式一、工廠模式概述二、簡單工廠模式三、工廠方法模式四、抽象工廠模式

文章目錄

一、工廠模式概述

1、工廠模式簡介

2、工廠模式分類

二、簡單工廠模式

1、簡單工廠模式示例

2、簡單工廠模式分析

三、工廠方法模式

1、工廠方法模式示例

2、工廠方法模式分析

四、抽象工廠模式

1、抽象工廠模式示例

2、抽象工廠模式分析

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