工厂模式白话 - 3种都有哦

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2023年04月10日 21:01 · 阅读数 14

前言

工厂模式（Factory Pattern）里所谓的“工厂”和现实生活中的工厂一样

主要作用都是生产产品

像食品厂、服装厂、汽车厂生产吃的、穿的、开的

设计模式里的工厂则是生产对象

划分

工厂模式可分为简单工厂、工厂方法、抽象工厂3种

有啥不同呢？

以汽车品牌举例，有别克、凯迪拉克、比亚里、特斯拉等等

1 简单工厂模式

好比一个能生产任何品牌的轿车工厂（一个轿车工厂，能生产别克、凯迪拉克、比亚迪、特斯拉，简直不要太强大）

关键实现 ①工厂类提供工厂方法；②工厂方法接收参数；③通过参数实例化不同的产品

1.1 代码实现

既然是一个 method + param 就能实例化出不同的对象

那就需要用到 OOP 的多态

先定义一个轿车对象的ICar接口（造出来的轿车能启动、能跑）

// 轿车
public interface ICar {
    void start();
    void run();
}

实现ICar接口（别克轿车、凯迪拉克轿车）

public class BuickCar implements ICar {  
    @Override  
    public void start() {  
        System.out.println("别克轿车启动");  
    }
    @Override  
    public void run() {  
        System.out.println("别克轿车定速巡航");  
    }  
}

public class CadillacCar implements ICar {  
    // 很简单，不写了 
}

然后声明一个轿车工厂（工厂类）并定义造车方法（工厂方法）

public class CarFactory {  
    public ICar buildCar(String carName) {  
        ICar car = null;  
        if ("别克".equals(carName)) {  
            car = new BuickCar();  
        } else if ("凯迪拉克".equals(carName)) {  
            car = new CadillacCar();  
        }  
        return car;  
    }  
}

OK。分别造一辆别克、一辆凯迪拉克的轿车

public class SimpleFactoryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 造一辆别克轿车
        CarFactory carFactory = new CarFactory();
        ICar buickCar = carFactory.buildCar("别克");
        buickCar.start();
        buickCar.run();
        
        // 造一辆凯迪拉克轿车
        ICar cadillacCar = carFactory.buildCar("凯迪拉克");
        cadillacCar.start();
        cadillacCar.run();
    }
}

1.2 优缺点

它的优点就是够简单

至于缺点

比如这个简单工厂太牛了，还能造奔驰、宝马、奥迪等等100多个品牌的轿车

那么使用简单工厂模式会有2个问题：

工厂类中代码过多：CarFactory 里 buildCar()需要加上100多个 if...else，看着就头疼
违反开闭原则：改buildCar()时要是手抖误触，凯迪拉克变成凯迪克，那原来的凯迪拉克就造不出来了

可见，简单工厂模式不适用于有很多子产品的场景

2 工厂方法模式

好比简单工厂的专精版本，改用多个工厂、每个工厂生产自己品牌的轿车（别克工厂、凯迪拉克工厂、比亚迪工厂等等专门造轿车）

关键实现 ①抽象出一个工厂类；②工厂类提供工厂方法；③具体的工厂（子产品工厂）实现工厂类

2.1 代码实现

首先抽象出一个工厂类

为啥叫抽象呢？是因为这个工厂不干具体的事，只定义了一个造车方法

// 抽象工厂--负责生产ICar
public abstract class CarFactory {  
    // 工厂方法
    public abstract ICar buildCar();  
}

实现具体的工厂（别克工厂、凯迪拉克工厂）

public class BuickFactory extends CarFactory {  
    @Override  
    public ICar buildCar() {  
        return new BuickCar();  
    }  
}

public class CadillacFactory extends CarFactory {  
    @Override  
    public ICar buildCar() {  
        return new CadillacCar();  
    }  
}

OK。分别造一辆别克、一辆凯迪拉克的轿车

public class FactoryMethodDemo {  
    public static void main(String[] args) { 
        // 别克轿车
        CarFactory buickFactory = new BuickFactory();  
        ICar buickCar = buickFactory.buildCar();  
        buickCar.start();  
        buickCar.run();  
  
        // 凯迪拉克轿车
        CarFactory cadillacFactory = new CadillacFactory();  
        ICar cadillacCar = cadillacFactory.buildCar();  
        cadillacCar.start();  
        cadillacCar.run();  
    }  
}

2.2 工厂方法 vs 简单工厂

工厂方法模式中每一个子产品都对应一个工厂，解决了子产品过多时，简单工厂模式工厂类过于庞大的问题

符合开闭原则，增加车辆品牌只需增加具体类和对应的工厂类就OK（当然这也是它的缺点，系统类中的个数会成倍增加）

3 抽象工厂模式

像是专业工厂的做大版本，不满足于只生产轿车了，还要造SUV。改为多个工厂、每个工厂生产自己品牌的轿车、SUV（别克工厂、凯迪拉克工厂、比亚迪工厂等等，但不只造轿车了，还造SUV）

关键实现 ①抽象出一个工厂类；②工厂类提供工厂方法；③具体的工厂（子产品工厂）实现工厂类

3.1 产品等级 & 产品族

What？这关键实现不和工厂方法模式一毛一样吗？

确实

不过抽象工厂可以生产轿车和SUV，而工厂方法模式只能生产轿车，这就是它们的区别

用抽象工厂模式的概念来说，这里所谓的轿车和SUV叫产品族，而别克、凯迪拉克、比亚迪等叫产品等级

工厂模式白话 - 3种都有哦

3.2 代码实现

新增一个SUV对象的ISuv接口（造出来的SUV能启动、能跑）

public interface ISuv {
    void start();
    void run();
}

实现ISuv接口（别克SUV、凯迪拉克SUV）

public class BuickSuv implements ISuv {
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("别克SUV启动");
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("别克SUV定速巡航");
    }
}

public class CadillacSuv implements ISuv {
    // 很简单，不写了 
}

抽象出一个工厂类

但这个工厂类定义了两个造车方法（2个产品等级）

// 抽象工厂
public abstract class AbstractFactory {
    // 造轿车
    public abstract ICar buildCar();
    // 造SUV
    public abstract ISuv buildSuv();
}

实现具体的工厂（别克工厂、凯迪拉克工厂）

public class BuickFactory extends AbstractFactory {
    @Override
    public ICar buildCar() {
        return new BuickCar();
    }
    @Override
    public ISuv buildSuv() {
        return new BuickSuv();
    }
}

public class CadillacFactory extends AbstractFactory {
    @Override
    public ICar buildCar() {
        return new CadillacCar();
    }
    @Override
    public ISuv buildSuv() {
        return new CadillacSuv();
    }
}

OK。分别造一辆别克轿车、一辆凯迪拉克SUV

public class AbstractFactoryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractFactory buickFactory = new BuickFactory();
        // 别克轿车
        ICar buickCar = buickFactory.buildCar();
        buickCar.start();
        buickCar.run();

        // 凯迪拉克SUV
        AbstractFactory cadillacFactory = new CadillacFactory();
        ISuv cadillacSuv = cadillacFactory.buildSuv();
        cadillacSuv.start();
        cadillacSuv.run();
    }
}

3.3 优缺点

优点包含工厂方法的优点，且通过实例工厂类对产品族进行约束

想象一下成套成套的换QQ皮肤，可以用A皮肤的工厂拿到A套装，用B皮肤的工厂拿到B套装，而不会出现拿乱套装的情况

缺点拓展产品族困难（扩展产品等级倒是很容易，新增工厂就行）

拓展产品族要在AbstractFactory中增加抽象方法，导致所有实现了AbstractFactory的类都要修改，工作量太大

总结

简单工厂 用一个工厂类生产同一产品等级的对象（一个轿车工厂，能生产别克、凯迪拉克、比亚迪、特斯拉等），足够简单，但不符合开闭原则，子产品过多时工厂类会很庞大

工厂方法 简单工厂的专精版本，多个工厂类生产同一产品等级的对象（有多个工厂、每个工厂生产自己品牌的轿车），符合开闭原则，解决了简单工厂子产品过多时工厂类会很庞大的缺点，但系统类中的个数也会成倍增加

抽象工厂 专业工厂的做大版本，多个工厂类生产一个产品族的对象（每个工厂不满足于只生产轿车了还要造SUV），包含工厂方法的优点，且通过实例工厂类对产品族进行约束；拓展产品族困难，拓展产品等级简单

工厂模式白话 - 3种都有哦

工厂方法加一个产品等级就变成了抽象工厂，抽象工厂只有一个产品等级时就变成了工厂方法，实际开发时不用纠结到底用哪个模式。此外，强大的 Spring 通过 Bean 注入和反射机制规避了简单工厂的缺点，基于 SpringBoot 开发时可用@Autowried + Map实现简单工厂哦

篇幅有点长了（实在精简不了了）

感谢阅读，不喜勿喷。欢迎讨论、指正