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设计模式--工厂模式详解

backend 2025/5/16 10:46:08

工厂模式

作用：

实现了创建者与调用者的分离
详细分类
- 简单工厂模式
- 工厂方法模式
- 抽象工厂模式

OOP七大原则：

开闭原则：一个软件的实体应该对拓展开发，对修改关闭
依赖反转原则：要针对接口编程，不要针对实现编程
迪米特原则：只与你的朋友通信，避免与陌生人通信

核心本质：

实例化对象不使用new，用工厂方式替代
将选择实现类，创建对象统一管理和控制，从而将调用者跟我们的实现类解耦

三种模式：

简单工厂模式（静态工厂模式）
- 用来生产同一等级结构中的任意产品（对于增加新的产品，需要覆盖已有代码）
工厂方法模式
- 用来生产同一等级结构的固定产品（支持赠加任意产品）
抽象工厂模式
- 围绕一个超级工厂创建其他工厂，该超级工厂又被称为其他工厂的工厂

简单工厂模式：

我们最开始的new一个对象，就相当于我们自己制造一个新的事物一样，对象的创建与本身业务逻辑联系精密，如下图所示：

简单工厂模式的核心是定义一个创建对象的接口，将对象的创建和本身的业务逻辑分离，降低系统的耦合度，使得两个修改起来相对容易些，当以后实现改变时，只需要修改工厂类即可。

如下图示：

代码展示：

产品接口

 public interface Car {void name();}
工厂：public class CarFactory {public static Car getCar(String car){if (car.equals("五菱")){return new wuling();}else if(car.equals("特斯拉")){return new Tesla();}else{return null;}}}

产品实现类

 public class Tesla implements Car{public void name() {System.out.println("特斯拉");}}

 public class wuling implements Car{@Overridepublic void name() {System.out.println("五菱宏光");}

优点：

简单工厂模式提供专门的工厂类用于帮助客户端创建对象，实现了对象创建和使用的职责分离，客户端不需知道所创建的具体产品类的类名以及创建过程，只需知道具体产品类所对应的参数即可，通过引入配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性。

缺点：

但缺点在于不符合“开闭原则”，每次添加新产品就需要修改工厂类。在产品类型较多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展维护，并且工厂类集中了所有产品创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响。

为了解决简单工厂模式的问题，出现了工厂方法模式。

工厂方法模式：

代码展示：

产品接口

public interface Car {void name();
}

工厂接口

public interface CarFactory {Car getCar(String car);
}

产品实现类及工厂实现类

public class tesla implements Car{public void name() {System.out.println("特斯拉");}
}

public class wulin implements Car{@Overridepublic void name() {System.out.println("五菱宏光");}
}

public class teslaFactory implements CarFactory{@Overridepublic Car getCar(String car) {return new tesla();}
}

public class wulinFactory implements CarFactory{@Overridepublic Car getCar(String car) {return new wulin();}
}

客户端

public class Consumer {public static void main(String[] args) {Car car = new wulinFactory().getCar("五菱");car.name();Car car1 = new teslaFactory().getCar("特斯拉");car1.name();}
}

工厂方法模式创建了产品接口与工厂接口，每增加一个新的产品，只需要增加该产品的实现类，以及该工厂的实现类，由具体的工厂类来决定实例化哪个产品。将对象的创建与实例化延迟到子类，这样工厂的设计就符合“开闭原则”了，扩展时不必去修改原来的代码。而在客户端使用时，只需要知道对应的工厂即可，其他的都不需要知道，实现了系统的解耦，

缺点：

每新增一个产品都需要新增一个产品实现类和一个工厂实现类，一定程度上增加了系统代码的复杂性

简单工厂模式与工厂方法模式的对比：

结构复杂度：简单工厂模式更好
代码复杂度：简单工厂模式
编程复杂度：简单工厂
管理上的复杂度：简单工厂
根据设计原则：我们应该使用工厂方法模式
但根据实际业务：我们大多数时候使用的都是简单工厂模式

小结：

简单工厂模式（静态工厂模式）
- 虽然某种程度上不符合设计原则，但实际使用最多
工厂方法模式
- 不修改已有类的前提下，通过增加新的工厂实现扩展
抽象工厂模式
- 不可以增加产品，可以增加产品族

应用场景：

JDK中Calendar的getInstance方法
JDBC中的Connection对象的获取
Spring中IOC容器创建管理bean对象
反射中Calss对象的newInstance方法

抽象工厂模式

定义：抽象工厂模式提供了一个创建一系列相关或者相互依赖的接口，无需指定他们具体的类

实用场景：

客户端（应用层）不依赖产品实例如何被创建，实现等细节
强调一系列相关的产品对象（属于同一产品族）一起使用创建对象需要大量的重复代码
提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而使得客户端不依赖于具体的实现

产品等级：就类似于手机生产中不同的厂商生产的不同品牌的手机，但功能大致相同

产品族：就类似于一个厂商推出的一系列的电子商品

UML类图

代码展示：

产品接口类：

抽象工厂接口（重点）：

public interface ProductFactory {//生产手机PhoneProduct phoneproduct();// 生产路由器RouterProduct routerproduct();
}

public interface PhoneProduct {void start();void shutdown();void call();void send();
}

public interface RouterProduct {void start();void shutdown();void openWifi();void setting();
}

手机产品工厂实现类

package com.lyc.FactoryDemo.abstract1;public class xiaomiPhone implements PhoneProduct{@Overridepublic void start() {System.out.println("小米手机开机");}@Overridepublic void shutdown() {System.out.println("小米手机关机");}@Overridepublic void call() {System.out.println("小米手机打电话");}@Overridepublic void send() {System.out.println("小米手机发短信");}
}

package com.lyc.FactoryDemo.abstract1;public class HUaweiPhone implements PhoneProduct{@Overridepublic void start() {System.out.println("华为手机开机");}@Overridepublic void shutdown() {System.out.println("华为手机关机");}@Overridepublic void call() {System.out.println("华为手机打电话");}@Overridepublic void send() {System.out.println("华为手机发短信");}
}

路由器产品工厂实现类

package com.lyc.FactoryDemo.abstract1;public class XiaomiRouter implements RouterProduct{@Overridepublic void start() {System.out.println("小米路由器开机");}@Overridepublic void shutdown() {System.out.println("小米路由器关机");}@Overridepublic void openWifi() {System.out.println("小米路由器打开wifi");}@Overridepublic void setting() {System.out.println("小米路由器设置");}
}

package com.lyc.FactoryDemo.abstract1;public class HuaweiRouter implements RouterProduct{@Overridepublic void start() {System.out.println("华为路由器开机");}@Overridepublic void shutdown() {System.out.println("华为路由器关机");}@Overridepublic void openWifi() {System.out.println("华为路由器打开wifi");}@Overridepublic void setting() {System.out.println("华为路由器设置");}
}

产品族工厂实现类

package com.lyc.FactoryDemo.abstract1;public class XiaomiFactory implements ProductFactory{@Overridepublic PhoneProduct phoneproduct() {return new xiaomiPhone();}@Overridepublic RouterProduct routerproduct() {return new XiaomiRouter();}
}

package com.lyc.FactoryDemo.abstract1;public class HuaweiFactory implements ProductFactory{@Overridepublic PhoneProduct phoneproduct() {return new HUaweiPhone();}@Overridepublic RouterProduct routerproduct() {return new HuaweiRouter();}
}

客户端

package com.lyc.FactoryDemo.abstract1;public class Client {public static void main(String[] args) {System.out.println("======小米系列产品=====");PhoneProduct phoneproduct = new XiaomiFactory().phoneproduct();phoneproduct.start();phoneproduct.shutdown();RouterProduct routerproduct = new XiaomiFactory().routerproduct();routerproduct.start();routerproduct.shutdown();routerproduct.openWifi();System.out.println("======华为系列产品=====");PhoneProduct phoneproduct1 = new HuaweiFactory().phoneproduct();phoneproduct1.start();phoneproduct1.shutdown();RouterProduct routerproduct1 = new HuaweiFactory().routerproduct();routerproduct1.start();routerproduct1.shutdown();routerproduct1.openWifi();}
}

开发中客户端直接访问产品族工厂再进行产品制造就可以了，其余的也并不需要知道了，

具体类图

抽象工厂模式主要用于创建相关对象的家族。当一个产品族中需要被设计在一起工作时，通过抽象工厂模式，能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象；并且通过隔离具体类的生成，使得客户端不需要明确指定具体生成类；所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的公共接口，因此只需要改变具体工厂的实例，就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。

优点：