Java设计模式—工厂模式

一、工厂模式简介

意图
定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。
主要解决
主要解决接口选择的问题。
何时使用
我们明确地计划不同条件下创建不同实例时。
如何解决
让其子类实现工厂接口，返回的也是一个抽象的产品。
关键代码
创建过程在其子类执行。
优点
1、一个调用者想创建一个对象，只要知道其名称就可以了。
2、扩展性高，如果想增加一个产品，只要扩展一个工厂类就可以。
3、屏蔽产品的具体实现，调用者只关心产品的接口。
缺点
每次增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对象实现工厂，使得系统中类的个数成倍增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，同时也增加了系统具体类的依赖。这并不是什么好事。
注意事项
作为一种创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象，特别是只需要通过 new 就可以完成创建的对象，无需使用工厂模式。如果使用工厂模式，就需要引入一个工厂类，会增加系统的复杂度。

二、分类

工厂模式主要是为创建对象提供过渡接口，以便将创建对象的具体过程屏蔽隔离起来，达到提高灵活性的目的。

工厂模式可以分为三类：
1）简单工厂模式（Simple Factory）
2）工厂方法模式（Factory Method）
3）抽象工厂模式（Abstract Factory）
这三种模式从上到下逐步抽象，并且更具一般性。
GOF在《设计模式》一书中将工厂模式分为两类：工厂方法模式（Factory Method）与抽象工厂模式（Abstract Factory）。
将简单工厂模式（Simple Factory）看为工厂方法模式的一种特例，两者归为一类。

三、区别

工厂方法模式：
一个抽象产品类，可以派生出多个具体产品类。
一个抽象工厂类，可以派生出多个具体工厂类。
每个具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例。
抽象工厂模式：
多个抽象产品类，每个抽象产品类可以派生出多个具体产品类。
一个抽象工厂类，可以派生出多个具体工厂类。
每个具体工厂类可以创建多个具体产品类的实例。
区别：
工厂方法模式只有一个抽象产品类，而抽象工厂模式有多个。
工厂方法模式的具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例，而抽象工厂模式可以创建多个。
两者皆可。

四、简单工厂模式

引子
假如有位客户需要拥有宝马车，于是他自己动手创造了几辆。

创建宝马.png

public class BMW320 {  
    public BMW320(){  
        System.out.println("制造-->BMW320");  
    }  
}  
  
public class BMW523 {  
    public BMW523(){  
        System.out.println("制造-->BMW523");  
    }  
}  
  
public class Customer {  
    public static void main(String[] args) {  
        BMW320 bmw320 = new BMW320();  
        BMW523 bmw523 = new BMW523();  
    }  
}

简单工厂模式又称静态工厂方法模式。重命名上就可以看出这个模式一定很简单。它存在的目的很简单：定义一个用于创建对象的接口。
先来看看它的组成：
1) 工厂类角色：这是本模式的核心，含有一定的商业逻辑和判断逻辑，用来创建产品
2) 抽象产品角色：它一般是具体产品继承的父类或者实现的接口。
3) 具体产品角色：工厂类所创建的对象就是此角色的实例。在java中由一个具体类实现。
但是这种情况必须要求客户自己具有造车的能力，客户和车就紧紧耦合在一起了。为了解决这个问题，客户可以把造车的具体任务委派给一个工厂来完成，而客户只需要委托工厂创造自己喜欢的型号就行了。
我们建立一个简单工厂来帮助客户造车：

简单工厂模式 UML图.png

产品类

abstract class BMW {  
    public BMW(){  
          
    }  
}  
  
public class BMW320 extends BMW {  
    public BMW320() {  
        System.out.println("制造-->BMW320");  
    }  
}  
public class BMW523 extends BMW{  
    public BMW523(){  
        System.out.println("制造-->BMW523");  
    }  
}

工厂类

public class Factory {  
    public BMW createBMW(int type) {  
        switch (type) {  
          
        case 320:  
            return new BMW320();  
  
        case 523:  
            return new BMW523();  
  
        default:  
            break;  
        }  
        return null;  
    }  
}

客户类

public class Customer {  
    public static void main(String[] args) {  
        Factory factory = new Factory();  
        BMW bmw320 = factory.createBMW(320);  
        BMW bmw523 = factory.createBMW(523);  
    }  
}

这确实能在一定程度上满足用户的需求，但是假如用户以后又有了新的需求，想要一种新型宝马车，我们只能在工厂类中增加相应的创建业务逻辑（createBMW(int type)方法需要新增case），这显然是违背开闭原则的。可想而知对于新产品的加入，工厂类是很被动的。对于这样的工厂类，我们称它为全能类或者上帝类。
此时工厂方法模式应运而生。

五、工厂方法模式

工厂方法模式去掉了简单工厂模式中工厂方法的静态属性，使得它可以被子类继承。这样在简单工厂模式里集中在工厂方法上的压力可以由工厂方法模式里不同的工厂子类来分担。
工厂方法模式组成：
1)抽象工厂角色：这是工厂方法模式的核心，它与应用程序无关。是具体工厂角色必须实现的接口或者必须继承的父类。在java中它由抽象类或者接口来实现。
2)具体工厂角色：它含有和具体业务逻辑有关的代码。由应用程序调用以创建对应的具体产品的对象。
3)抽象产品角色：它是具体产品继承的父类或者是实现的接口。在java中一般有抽象类或者接口来实现。
4)具体产品角色：具体工厂角色所创建的对象就是此角色的实例。在java中由具体的类来实现。
产品类

abstract class BMW {  
    public BMW(){  
          
    }  
}  
public class BMW320 extends BMW {  
    public BMW320() {  
        System.out.println("制造-->BMW320");  
    }  
}  
public class BMW523 extends BMW{  
    public BMW523(){  
        System.out.println("制造-->BMW523");  
    }  
}

创建工厂类

interface FactoryBMW {  
    BMW createBMW();  
}  
  
public class FactoryBMW320 implements FactoryBMW{  
  
    @Override  
    public BMW320 createBMW() {  
  
        return new BMW320();  
    }  
  
}  
public class FactoryBMW523 implements FactoryBMW {  
    @Override  
    public BMW523 createBMW() {  
  
        return new BMW523();  
    }  
}

客户类

public class Customer {  
    public static void main(String[] args) {  
        FactoryBMW320 factoryBMW320 = new FactoryBMW320();  
        BMW320 bmw320 = factoryBMW320.createBMW();  
  
        FactoryBMW523 factoryBMW523 = new FactoryBMW523();  
        BMW523 bmw523 = factoryBMW523.createBMW();  
    }  
}

工厂方法模式仿佛已经很完美的对对象的创建进行了包装，使得客户程序中仅仅处理抽象产品角色提供的接口，但使得对象的数量成倍增长。当产品种类非常多时，会出现大量的与之对应的工厂对象，这不是我们所希望的。
随着客户的要求越来越高，宝马车需要不同配置的空调和发动机等配件。于是这个工厂开始生产空调和发动机，用来组装汽车。这时候工厂有两个系列的产品:空调和发动机。宝马320系列配置A型号空调和A型号发动机，宝马230系列配置B型号空调和B型号发动机。

六、抽象工厂模式

概念：
抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，他用来创建一组相关或者相互依赖的对象。比如宝马320系列使用空调型号A和发动机型号A，而宝马230系列使用空调型号B和发动机型号B，那么使用抽象工厂模式，在为320系列生产相关配件时，就无需制定配件的型号，它会自动根据车型生产对应的配件型号A。

当每个抽象产品都有多于一个的具体子类的时候（空调有型号A和B两种，发动机也有型号A和B两种），工厂角色怎么知道实例化哪一个子类呢？比如每个抽象产品角色都有两个具体产品（产品空调有两个具体产品空调A和空调B）。抽象工厂模式提供两个具体工厂角色（宝马320系列工厂和宝马230系列工厂），分别对应于这两个具体产品角色，每一个具体工厂角色只负责某一个产品角色的实例化。每一个具体工厂类只负责创建抽象产品的某一个具体子类的实例。

产品类

//发动机以及型号    
public interface Engine {    
  
}    
public class EngineA extends Engine{    
    public EngineA(){    
        System.out.println("制造-->EngineA");    
    }    
}    
public class EngineBextends Engine{    
    public EngineB(){    
        System.out.println("制造-->EngineB");    
    }    
}    
  
//空调以及型号    
public interface Aircondition {    
  
}    
public class AirconditionA extends Aircondition{    
    public AirconditionA(){    
        System.out.println("制造-->AirconditionA");    
    }    
}    
public class AirconditionB extends Aircondition{    
    public AirconditionB(){    
        System.out.println("制造-->AirconditionB");    
    }    
}