工厂模式：简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式

工厂模式（Factory Pattern）

类型：创建型模式

主要解决对象：一个接口有多个实现类时，调用端需要知道每个实现类的构造函数才能创建不同的实例。

解决方法：创建工厂类，所有接口的子类实例都在工厂中实现。

工厂模式主要分为简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式，三者结构层层递进。

1.简单工厂模式

简单工厂模式

我们常说的工厂模式其实就是简单工厂模式。简单工厂模式有一个具体的工厂类，可以进行一个接口中所有实现类的实例化。因为简单工厂类负责生产、功能固定，所以基本采用静态方法的形式实现，代码实现如下：

//Shape.java--接口
public interface Shape {
   void draw();
}

//Rectangle.java--实现类
public class Rectangle implements Shape {

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

//Circle.java--实现类
public class Circle implements Shape {

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

//ShapeFactory.java--可创建接口中所有实现类的对象
//客户想要获取任意Shape实现类，调用该工厂类即可。
public class ShapeFactory {
    
    public static final int RECTANGLE = 0;
    public static final int CIRCLE = 1;
    
   public static Shape getShape(int type){      
      if(type == RECTANGLE){
          return new Rectangle();
      }else if(type == CIRCLE){
          return new Circle();
      }
      return null;
   }
}

简单工厂模式虽然完成了工厂模式主要功能，但工厂类单一，需要负责所有实现类的创建。当实现类越来越多的时候，工厂类的代码就会非常臃肿，而且扩展时需要考虑工厂类内部逻辑，违背了高聚合的原则。因此，就有了改进后的工厂方法模式。

2.工厂方法模式

工厂方法模式

工厂方法模式，也是通过工厂类进行一个接口中实现类的实例化。但不同的是，每个工厂只负责一个接口实现类的实例化。与此同时，工厂类也在原有的基础上抽象出一个抽象工厂类。在获取实例时，客户只需要知道具体工厂名称就可以得到所要的实例。代码实现如下：

//Shape.java--需实现的接口
public interface Shape {    
   void draw();
}

//Rectangle.java--实现类
public class Rectangle implements Shape {

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

//Circle.java--实现类
public class Circle implements Shape {

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

//AbstractFactory.java--抽象工厂接口
public interface AbstractFactory{
    public Shape getShape();
}

//RectangleFactory.java--工厂实现类
public class RectangleFactory implements AbstractFactroy{
    public Shape getShape(){
        System.out.println("Create Rectangle!");
        return new Rectangle();
    }
}

//CircleFactory.java--工厂实现类
public class CircleFactory implements AbstractFactroy{
    public Shape getShape(){
        System.out.println("Create Circle!");
        return new Circle();
    }
}

//Main.java--客户实例化
public class Main{
    public static void main(String[] args){
        try{
            AbstractFactory af = new RectangleFactory();    //客户只需关注应该使用哪个工厂
            Shape shape = af.getShape();
            shape.draw();
        }catch(Exception e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}

相比于简单工厂模式，工厂方法模式为每一个实现类创建了一个工厂。这样，当接口需要扩展实现类时，就可以为其同步添加新的工厂（实现抽象工厂接口），而不需要修改以前类中的代码逻辑。体现了对扩展开放，对修改关闭的原则。

工厂方法模式虽然对简单工厂模式改进，但缺点也是显而易见：

  1. 为每一个实现类添加工厂，类的个数大大增加，复杂度也因此提升；
  2. 每一个具体工厂只能创建一种实现类；
  3. 一个抽象工厂只创建一个接口下的实现类（这个问题在简单工厂模式中同样存在）。

因此，继续在简单工厂模式和工厂方法模式下改进，便得到了抽象工厂模式。

3.抽象工厂模式

抽象工厂模式

抽象工厂模式解决了系统中有多个接口的多个实现类，客户需要调用任一接口的一个实现类的方法的情况。抽象工厂模式提供了一个创建一系列相关或相互依赖的对象的接口，而无需指定它们具体的类。从类图中可以看出，抽象工厂模式相对于是对简单工厂模式和工厂方法模式的整合。代码实现如下：

//Shape.java--接口1
public interface Shape {
   void draw();
}

//Square.java--实现类1.1
public class Rectangle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

//Circle.java--实现类1.2
public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

//Color.java--接口2
public interface Color {
   void fill();
}

//Red.java--实现类2.1
public class Red implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Red::fill() method.");
   }
}

//Green.java--实现类2.2
public class Green implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Green::fill() method.");
   }
}

//Blue.java--实现类2.3
public class Blue implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Blue::fill() method.");
   }
}

//AbstractFactory.java--抽象工厂，客户直接调用该工厂类获取实例
public abstract class AbstractFactory {
   public abstract Color getColor(String color);
   public abstract Shape getShape(String shape) ;
}

//ShapeFactory.java--接口1工厂类
public class ShapeFactory extends AbstractFactory {
    
   @Override
   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();
      return null;
   }
   
   @Override
   public Color getColor(String color) {
      return null;
   }
}

//ColorFactory.java--接口2工厂类
public class ColorFactory extends AbstractFactory {
    
   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      return null;
   }
   
   @Override
   public Color getColor(String color) {
      if(color == null){
         return null;
      }        
      if(color.equalsIgnoreCase("RED")){
         return new Red();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("GREEN")){
         return new Green();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("BLUE")){
         return new Blue();
      }
      return null;
   }
}

//FactoryProducer.java--工厂生成器，用于创建具体的工厂
public class FactoryProducer {
   public static AbstractFactory getFactory(String choice){
      if(choice.equalsIgnoreCase("SHAPE")){
         return new ShapeFactory();
      } else if(choice.equalsIgnoreCase("COLOR")){
         return new ColorFactory();
      }
      return null;
   }
}

抽象工厂模式相当与实现了两次简单工厂模式：对每个接口创建相应的工厂，可以得到具体的实现类实例；再对每个工厂创建一个工厂生成器（即工厂的工厂），用于创建具体的工厂。

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