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Java工厂模式解析：三种实现与最佳实践

ai 2025/7/15 14:18:05

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一、模式概述

工厂模式（Factory Pattern）是创建型设计模式中最常用的模式之一，其核心思想是通过工厂类封装对象的创建过程，实现创建逻辑与使用逻辑的解耦。根据抽象程度不同，工厂模式可分为三种典型实现：

简单工厂模式（静态工厂）
工厂方法模式（多态工厂）
抽象工厂模式（产品族工厂）

二、简单工厂模式

实现代码

// 产品接口
interface Notification {void send();
}// 具体产品
class SMSNotification implements Notification {@Overridepublic void send() {System.out.println("Sending SMS notification");}
}class EmailNotification implements Notification {@Overridepublic void send() {System.out.println("Sending Email notification");}
}// 简单工厂
class NotificationFactory {public static Notification createNotification(String type) {switch (type.toLowerCase()) {case "sms": return new SMSNotification();case "email": return new EmailNotification();default: throw new IllegalArgumentException("Invalid type");}}
}// 使用示例
public class Client {public static void main(String[] args) {Notification sms = NotificationFactory.createNotification("sms");sms.send(); // Output: Sending SMS notification}
}

特点分析

优点：快速实现对象创建逻辑的集中管理
缺点：违反开闭原则，新增产品类型需要修改工厂类
适用场景：产品类型较少且不频繁变化的场景

三、工厂方法模式

类结构

// 抽象创建者
abstract class NotificationCreator {public abstract Notification createNotification();public void sendNotification() {Notification notification = createNotification();notification.send();}
}// 具体创建者
class SMSNotificationCreator extends NotificationCreator {@Overridepublic Notification createNotification() {return new SMSNotification();}
}class EmailNotificationCreator extends NotificationCreator {@Overridepublic Notification createNotification() {return new EmailNotification();}
}

优势对比

符合开闭原则：新增产品只需添加新工厂类
实现多态：通过继承体系实现不同的创建逻辑
更易扩展：支持产品创建的复杂初始化过程

四、抽象工厂模式

产品族实现

// 抽象工厂
interface GUIFactory {Button createButton();Menu createMenu();
}// 具体工厂
class WindowsFactory implements GUIFactory {public Button createButton() {return new WindowsButton();}public Menu createMenu() {return new WindowsMenu();}
}class MacOSFactory implements GUIFactory {public Button createButton() {return new MacOSButton();}public Menu createMenu() {return new MacOSMenu();}
}

核心特征

创建对象家族而非单个产品
保证产品之间的兼容性
更适合复杂系统的基础设施建设

五、模式对比与应用场景

模式类型	创建目标	扩展方向	典型应用场景
简单工厂	单一产品	修改工厂类	配置驱动的对象创建
工厂方法	单一产品	增加子类	框架组件初始化
抽象工厂	产品族	增加接口实现	跨平台UI组件库

六、实际应用案例

Spring框架：BeanFactory和ApplicationContext
日志框架：LoggerFactory创建不同日志实现
JDBC驱动：DriverManager获取数据库连接

七、最佳实践建议

优先使用工厂方法模式保证扩展性
当存在产品族需求时升级到抽象工厂
配合单例模式优化工厂实例创建
使用枚举类型强化简单工厂的类型安全

// 枚举优化示例
enum NotificationType {SMS(SMSNotification::new),EMAIL(EmailNotification::new);private final Supplier<Notification> constructor;NotificationType(Supplier<Notification> constructor) {this.constructor = constructor;}public Notification create() {return constructor.get();}
}