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设计模式-创建型-工厂模式

news 2025/8/5 6:24:59

设计模式-创建型-工厂模式

1.工厂模式概述

什么是工厂模式？

工厂模式的应用将对象的创建和使用分离开，将创建对象的工厂用类方法封装。

工厂模式的作用？

工厂模式将创建对象的具体工程屏蔽隔离起来。

对象创建的具体过程有哪些：
- 检查类是否已经加载，类加载仅在首次使用时触发(懒加载)
- 内存分配，寻找内存可用块
- 对象初始化，设置初始值
- 生成的子对象实例，生成的辅助对象
显式创建对象的几种方式(工厂方法除外)
- 使用new关键字
- 反射 Class.newInstance() 或 Constructor.newInstance()
- 对象克隆 clone()
- 反序列化 ObjectInputStream.readObject()

工厂模式有几类：

简单工厂
工厂方法
抽象工厂

2. 各种创建对象方式的形象类比

1.1 没有工厂（直接 `new` 创建）

类比：客户要自己购买宝马车的所有零件（发动机、轮胎、座椅等），然后手动组装成一辆车。

过程：客户需要了解零件型号、组装流程，甚至需要专业工具。

代码示例：

BMWCar car = new BMWCar("X5", "Black", 3.0); // 直接实例化对象

特点：
- ✅ 简单直接：适合小规模、固定的对象创建。
- ❌ 紧耦合：客户端必须知道具体类的细节（如类名、构造参数）。
- ❌ 扩展困难：新增车型需修改客户端代码。

2.2 简单工厂（Simple Factory）

类比：客户通过汽车订购中心（工厂）下单，只需告诉中心“我要一辆SUV”，工厂自动生产并交付。

过程：工厂类根据参数（如车型）决定创建哪种具体对象。

代码示例：

public class CarFactory {public static Car createCar(String type) {if ("SUV".equals(type)) return new BMW_X5();if ("Sedan".equals(type)) return new BMW_3Series();return null;}
}
// 客户端
Car car = CarFactory.createCar("SUV");

特点：
- ✅ 解耦：客户端无需知道具体类，只需依赖工厂。
- ❌ 违反开闭原则：新增车型需修改工厂类（如添加 if 分支）。
- ✅ 集中管理：适合产品种类少且稳定的场景（如配置化弹窗）。

2.3 工厂方法（Factory Method）

类比：汽车品牌（如宝马、奔驰）各自成立独立工厂，客户选择品牌后，由该品牌的工厂生产车型。

过程：抽象工厂定义创建方法，具体工厂子类实现生产逻辑。

代码示例：

// 抽象工厂
public interface CarFactory {Car createCar();
}
// 具体工厂：宝马工厂
public class BMWFactory implements CarFactory {@Overridepublic Car createCar() {return new BMW_X5();}
}
// 具体工厂：奔驰工厂
public class MercedesFactory implements CarFactory {@Overridepublic Car createCar() {return new Mercedes_GLS();}
}
// 客户端
CarFactory factory = new BMWFactory();
Car car = factory.createCar();

特点：
- ✅ 开闭原则：新增品牌只需添加新工厂类，无需修改原有代码。
- ✅ 职责单一：每个工厂只负责一种品牌。
- ❌ 类数量增加：每新增一个产品需添加对应的工厂类。

2.4 抽象工厂（Abstract Factory）

类比：汽车工厂不仅生产整车，还配套生产发动机、轮胎等，且同一品牌的产品风格统一（如宝马工厂生产宝马发动机+宝马轮胎）。

过程：抽象工厂定义创建一组相关对象的方法，具体工厂实现整套产品的生产。

代码示例：

// 抽象产品：发动机
public interface Engine { void start(); }
// 具体产品：宝马发动机
public class BMWEngine implements Engine {@Overridepublic void start() { System.out.println("宝马发动机启动"); }
}
// 抽象工厂：汽车工厂
public interface CarFactory {Car createCar();Engine createEngine();
}
// 具体工厂：宝马工厂
public class BMWFactory implements CarFactory {@Overridepublic Car createCar() { return new BMW_X5(); }@Overridepublic Engine createEngine() { return new BMWEngine(); }
}
// 客户端
CarFactory factory = new BMWFactory();
Car car = factory.createCar();
Engine engine = factory.createEngine();

特点：
- ✅ 产品族一致性：确保配套产品兼容（如宝马车配宝马发动机）。
- ✅ 扩展性强：新增品牌（如奥迪工厂）只需实现抽象工厂接口。
- ❌ 复杂度高：需管理多个产品族的创建逻辑。

2.5 对比总结

方式	核心思想	适用场景	优点	缺点
无工厂	直接实例化对象	简单、临时的对象创建	无需设计，快速实现	紧耦合，难以扩展
简单工厂	集中管理对象创建逻辑	产品种类少且稳定	解耦客户端与具体类	新增产品需修改工厂类
工厂方法	子类决定创建哪种产品	需要灵活扩展产品类型	符合开闭原则，职责单一	类数量增加，结构复杂
抽象工厂	创建一组相关的产品族	需要配套产品且兼容性要求高	保证产品族一致性，扩展性强	实现复杂，需管理多层级关系