Java设计模式之三种工厂模式

工厂模式实现了创建者和调用者的分离，实现了更好的解耦。

详细分类：

简单工厂模式(静态工厂模式)；
工厂方法模式；
抽象工厂模式

面向对象设计的基本原则：

1) OCP(开闭原则, Open-Closed Principle)：一个软件的实体应当对扩展开放，对修改关闭。

2) DIP(依赖倒转原则,Dependence Inversion Principle)：要针对接口编程，不要针对实现编程。

3) LoD(迪米特法则, Law of Demeter)：只与你直接的朋友通信，而避免和陌生人通信。

一、简单工厂模式(静态工厂模式)

我喜欢吃面条，抽象一个面条基类，(接口也可以)，这是产品的抽象类。

11 public abstract class INoodles {
22     /**
33      * 描述每种面条啥样的
44      */
55     public abstract void desc();
66 }

先来一份兰州拉面（具体的产品类）：

11 public class LzNoodles extends INoodles {
22     @Override
33     public void desc() {
44         System.out.println("兰州拉面 上海的好贵 家里才5 6块钱一碗");
55     }
66 }

程序员加班必备也要吃泡面（具体的产品类）：

11 public class PaoNoodles extends INoodles {
22     @Override
33     public void desc() {
44         System.out.println("泡面好吃 可不要贪杯");
55     }
66 }

还有我最爱吃的家乡的干扣面（具体的产品类）：

11 public class GankouNoodles extends INoodles {
22     @Override
33     public void desc() {
44         System.out.println("还是家里的干扣面好吃 6块一碗");
55     }
66 }

准备工作做完了，我们来到一家“简单面馆”（简单工厂类），菜单如下：

1 1 public class SimpleNoodlesFactory {
2 2     public static final int TYPE_LZ = 1;//兰州拉面
3 3     public static final int TYPE_PM = 2;//泡面
4 4     public static final int TYPE_GK = 3;//干扣面
5 5 
6 6     public static INoodles createNoodles(int type) {
7 7         switch (type) {
8 8             case TYPE_LZ:
9 9                 return new LzNoodles();
1010             case TYPE_PM:
1111                 return new PaoNoodles();
1212             case TYPE_GK:
1313             default:
1414                 return new GankouNoodles();
1515         }
1616     }
1717 }

简单面馆就提供三种面条（产品），你说你要啥，他就给你啥。这里我点了一份干扣面:

11 /**
22  * 简单工厂模式
33  */
44  INoodles noodles = SimpleNoodlesFactory.createNoodles(SimpleNoodlesFactory.TYPE_GK);
55  noodles.desc()

要点：
1)简单工厂模式也叫静态工厂模式，就是工厂类一般使用静态方法，通过接收的参数的不同的对象的不同来返回不同的对象实例。
2)对于增加新产品无能为力！不修改代码的话，是无法扩展的。
3)一般使用较多还是简单工厂模式。

二、工厂方法模式

工厂方法模式要点：

1)为了避免简单工厂模式的缺点，不完全满足OCP(开闭原则)。

2)工厂方法模式和简单工厂模式最大的不同在于，简单工厂模式只有一个(对于一个项目或者一个独立模块而言)工厂类，而工厂方法模式有一组实现了相同接口的工厂类。

Car.java接口的源码：

工厂方法模式更加符合开闭原则。弊端是每次扩展都会增加新的类。

三、简单工厂模式和工厂方法模式PK

1)结构复杂度

从这个角度比较，显然简单工厂模式要占优，简单工厂模式只需要一个工厂类，而工厂方法模式的工厂类随着产品类的个数增加而增加，这无疑会使类的个数越来越多，从而增加了结构的复杂程度。

2)代码复杂度

代码复杂度和结构复杂度是一对矛盾，既然简单工厂模式在结构方面相对简洁，那么它在代码方面肯定是比工厂方法模式复杂的了。简单工厂模式的工厂类随着产品类的增加需要增加更多方法(或代码)。

3)客户端编程难度

工厂方法模式虽然在工厂类结构中引入了接口从而满足了OCP，但是在客户端编码中需要对工厂类进行实例化。而简单工厂模式的工厂类是个静态类，在客户端无需实例化，这无疑是个吸引人的优点。

4)管理上的难度

这是个关键的问题。

我们先谈扩展。众所周知，工厂方法模式完全满足OCP，即它有非常良好的扩展性。那是否就说明了简单工厂模式就没有扩展性呢？答案是否定的，简单工厂模式同样具备良好的扩展性-----扩展的时候仅需要修改少量的代码(修改工厂类的代码)就可以满足扩展性的要求了。尽管这没有完全满足OCP，但我们不需要太拘泥于设计理论，要知道，sun提供的java官方工具包中也有很多没有满足OCP的例子啊。

然后我们从维护性的角度分析下，假如某个具体产品类需要进行一定的修改，很可能需要修改对应的工厂类。当同时需要修改多个产品类的时候，对工厂类的修改会变得相当麻烦(对号入座已经是个问题了)。反而简单工厂没有这些问题，当多个产品类需要修改时，简单工厂模式仍然仅仅需要修改唯一的工厂类(无论怎样都能改到满足要求吧？大不了把这个类重写)。

根据设计理论建议：工厂方法模式。但实际上，我们一般都用了简单工厂模式。

四、抽象工厂模式

定义：为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口，而且无需指定他们的具体类。

类型：创建类模式

类图：

抽象工厂模式与工厂方法模式的区别

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。他与工厂方法模式的区别就在于，工厂方法模式针对的是一个产品等级结构；而抽象工厂模式则是针对的多个产品等级结构。在编程中，通常一个产品结构，表现为一个接口或者抽象类，也就是说，工厂方法模式提供的所有产品都是衍生自同一个接口或抽象类，而抽象工厂模式所提供的产品则是衍生自不同的接口或抽象类。

在抽象工厂模式中，有一个产品族的概念：所谓的产品族，是指位于不同产品等级结构中功能相关联的产品组成的家族。抽象工厂模式所提供的一系列产品就组成一个产品族；而工厂方法提供的一系列产品称为一个等级结构。我们依然拿生产汽车的例子来说明他们之间的区别。

在上面的类图中，两厢车和三厢车称为两个不同的等级结构；而2.0排量车和2.4排量车则称为两个不同的产品族。再具体一点，2.0排量两厢车和2.4排量两厢车属于同一个等级结构，2.0排量三厢车和2.4排量三厢车属于另一个等级结构；而2.0排量两厢车和2.0排量三厢车属于同一个产品族，2.4排量两厢车和2.4排量三厢车属于另一个产品族。

明白了等级结构和产品族的概念，就理解工厂方法模式和抽象工厂模式的区别了，如果工厂的产品全部属于同一个等级结构，则属于工厂方法模式；如果工厂的产品来自多个等级结构，则属于抽象工厂模式。在本例中，如果一个工厂模式提供2.0排量两厢车和2.4排量两厢车，那么他属于工厂方法模式；如果一个工厂模式是提供2.4排量两厢车和2.4排量三厢车两个产品，那么这个工厂模式就是抽象工厂模式，因为他提供的产品是分属两个不同的等级结构。当然，如果一个工厂提供全部四种车型的产品，因为产品分属两个等级结构，他当然也属于抽象工厂模式了。

1 1 interface IProduct1 {  
2 2     public void show();  
3 3 }  
4 4 interface IProduct2 {  
5 5     public void show();  
6 6 }  
7 7   
8 8 class Product1 implements IProduct1 {  
9 9     public void show() {  
1010         System.out.println("这是1型产品");  
1111     }  
1212 }  
1313 class Product2 implements IProduct2 {  
1414     public void show() {  
1515         System.out.println("这是2型产品");  
1616     }  
1717 }  
1818   
1919 interface IFactory {  
2020     public IProduct1 createProduct1();  
2121     public IProduct2 createProduct2();  
2222 }  
2323 class Factory implements IFactory{  
2424     public IProduct1 createProduct1() {  
2525         return new Product1();  
2626     }  
2727     public IProduct2 createProduct2() {  
2828         return new Product2();  
2929     }  
3030 }  
3131   
3232 public class Client {  
3333     public static void main(String[] args){  
3434         IFactory factory = new Factory();  
3535         factory.createProduct1().show();  
3636         factory.createProduct2().show();  
3737     }  
3838 }

抽象工厂模式的优点：

抽象工厂模式除了具有工厂方法模式的优点外，最主要的优点就是可以在类的内部对产品族进行约束。所谓的产品族，一般或多或少的都存在一定的关联，抽象工厂模式就可以在类内部对产品族的关联关系进行定义和描述，而不必专门引入一个新的类来进行管理。

抽象工厂模式的缺点：

产品族的扩展将是一件十分费力的事情，假如产品族中需要增加一个新的产品，则几乎所有的工厂类都需要进行修改。所以使用抽象工厂模式时，对产品等级结构的划分是非常重要的。

适用场景：

当需要创建的对象是一系列相互关联或相互依赖的产品族时，便可以使用抽象工厂模式。说的更明白一点，就是一个继承体系中，如果存在着多个等级结构（即存在着多个抽象类），并且分属各个等级结构中的实现类之间存在着一定的关联或者约束，就可以使用抽象工厂模式。假如各个等级结构中的实现类之间不存在关联或约束，则使用多个独立的工厂来对产品进行创建，则更合适一点。

工厂模式要点：

1)简单工厂模式(静态工厂模式) 虽然某种程度不符合设计原则，但实际使用最多。

2)工厂方法模式 不修改已有类的前提下，通过增加新的工厂类实现扩展。

3)抽象工厂模式不可以增加产品，可以增加产品族。

应用场景：

1)JDK中Calendar的getInstance方法；

2)JDBC中Connection对象的获取；

3)Hibernate中SessionFactory创建Session;

4)Spring中IOC容器创建管理bean对象；

5)XML解析时的DocumentBuilderFactory创建解析器对象；

6)反射中Class对象的newInstance()。