第 6 章工厂模式

1、简单工厂模式

简单工厂模式的实际需求

看一个披萨的项目：要便于披萨种类的扩展，要便于维护

披萨的种类很多(比如 GreekPizz、CheesePizz 等)
披萨的制作有 prepare、bake、cut、box
完成披萨店订购功能

传统方式的代码实现

类图设计

代码实现

Pizza 抽象父类

//将Pizza 类做成抽象
public abstract class Pizza {protected String name; //名字public void setName(String name) {this.name = name;}//准备原材料, 不同的披萨不一样，因此，我们做成抽象方法public abstract void prepare();// 烘烤public void bake() {System.out.println(name + " baking;");}// 切割public void cut() {System.out.println(name + " cutting;");}//打包public void box() {System.out.println(name + " boxing;");}}

CheesePizza：奶酪披萨

public class CheesePizza extends Pizza {@Overridepublic void prepare() {System.out.println("给制作奶酪披萨 准备原材料 ");}
}

GreekPizza：希腊披萨

public class GreekPizza extends Pizza {@Overridepublic void prepare() {System.out.println("给希腊披萨 准备原材料 ");}
}

PepperPizza：胡椒披萨

public class PepperPizza extends Pizza {@Overridepublic void prepare() {System.out.println("给胡椒披萨准备原材料 ");}
}

OrderPizza：表示披萨商店，可以根据用户的输入，制作相应的披萨

public class OrderPizza {// 构造器public OrderPizza() {Pizza pizza = null;String orderType; // 订购披萨的类型do {orderType = getType();if (orderType.equals("greek")) {pizza = new GreekPizza();pizza.setName("希腊披萨");} else if (orderType.equals("cheese")) {pizza = new CheesePizza();pizza.setName("奶酪披萨");} else if (orderType.equals("pepper")) {pizza = new PepperPizza();pizza.setName("胡椒披萨");} else {break;}// 输出pizza 制作过程pizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();} while (true);}// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类private String getType() {try {BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));System.out.println("input pizza 种类:");String str = strin.readLine();return str;} catch (IOException e) {e.printStackTrace();return "";}}}

PizzaStore：相当于客户端，发出订购披萨的请求

//相当于一个客户端，发出订购
public class PizzaStore {public static void main(String[] args) {new OrderPizza();}}

程序运行结果

input pizza 种类:
greek
给希腊披萨 准备原材料
希腊披萨 baking;
希腊披萨 cutting;
希腊披萨 boxing;input pizza 种类:
pepper
给胡椒披萨准备原材料
胡椒披萨 baking;
胡椒披萨 cutting;
胡椒披萨 boxing;input pizza 种类:

传统方式的优缺点分析

优点是比较好理解，简单易操作。
缺点是违反了设计模式的ocp原则，即对扩展开放(提供方)，对修改关闭(使用方)。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码.
比如我们这时要新增加一个Pizza的种类(Pepper披萨)，我们需要在使用方 OderPizza 中添加新的判断条件，违反开闭原则

改进思路

分析：如果说新增 Pizza 需要修改代码，这可以接受，但是如果我们在其它的地方也有创建 Pizza 的代码，就意味着，有很多处的代码都需要修改，而且这些创建 Pizza 的代码全都是冗余代码。
思路：把创建Pizza对象封装到一个类中，这样我们有新的Pizza种类时，只需要修改该类就可，其它有创建到Pizza对象的代码就不需要修改了 --> 简单工厂模式

简单工厂模式的代码实现

简单工厂模式介绍

简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式
简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为(代码)
在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会使用到工厂模式

类图

代码实现

Pizza 抽象父类以及 Pizza 的具体实现类和上面一样

SimpleFactory：工厂类，根据用户输入，制作相应的 Pizza，此时 SimpleFactory 为提供方

//简单工厂类
public class SimpleFactory {// 根据orderType 返回对应的Pizza 对象public Pizza createPizza(String orderType) {Pizza pizza = null;System.out.println("使用简单工厂模式");if (orderType.equals("greek")) {pizza = new GreekPizza();pizza.setName("希腊披萨");} else if (orderType.equals("cheese")) {pizza = new CheesePizza();pizza.setName("奶酪披萨");} else if (orderType.equals("pepper")) {pizza = new PepperPizza();pizza.setName("胡椒披萨");}return pizza;}}

OrderPizza：根据用户的输入，调用 SimpleFactory 工厂类制作相应的 Pizza，OrderPizza 为使用方

public class OrderPizza {// 定义一个简单工厂对象SimpleFactory simpleFactory;Pizza pizza = null;// 构造器public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) {setFactory(simpleFactory);}public void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {String orderType = ""; // 用户输入的this.simpleFactory = simpleFactory; // 设置简单工厂对象do {orderType = getType();pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderType);// 输出pizzaif (pizza != null) { // 订购成功pizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();System.out.println();} else {System.out.println("订购披萨失败");break;}} while (true);}// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类private String getType() {try {BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));System.out.println("input pizza 种类:");String str = strin.readLine();return str;} catch (IOException e) {e.printStackTrace();return "";}}}

PizzaStore：相当于客户端，发出订购披萨的请求

//相当于一个客户端，发出订购
public class PizzaStore {public static void main(String[] args) {// 使用简单工厂模式new OrderPizza(new SimpleFactory());System.out.println("~~退出程序~~");}}

其他说明：简单工厂模式也叫静态工厂模式，很多代码中都将简单工厂中提供示例 Bean 的方法声明为静态 static 方法，可通过工厂类直接调用

//简单工厂类
public class SimpleFactory {// 简单工厂模式 也叫 静态工厂模式public static Pizza createPizza(String orderType) {Pizza pizza = null;System.out.println("使用简单工厂模式2");if (orderType.equals("greek")) {pizza = new GreekPizza();pizza.setName("希腊披萨");} else if (orderType.equals("cheese")) {pizza = new CheesePizza();pizza.setName("奶酪披萨");} else if (orderType.equals("pepper")) {pizza = new PepperPizza();pizza.setName("胡椒披萨");}return pizza;}}

简单工厂模式总结：

如果使用传统方法，使用方为 OrderPizza，提供方 Pizza 及其实现类，这样编写代码使用方和提供方紧紧耦合在一起，但凡需要新增 Pizza 的实现类，都需要修改 OrderPizza 中的代码，添加新的判断逻辑
为了满足 OCP 原则，我们建立简单工厂类 SimpleFactory，通过 SimpleFactory 作为一个中间者的角色：SimpleFactory 向上为 OrderPizza 提供相应的 Pizza，SimpleFactory 向下负责与 Pizza 及其实现类打交道，完成 Pizza 的生产
我们将生产 Pizza 的具体细节放在 SimpleFactory 工厂类里面实现，让 SimpleFactory 作为 Pizza 的提供方，这样新增 Pizza 的实现类时，我们只需要修改提供方（SimpleFactory）的代码，而无需修改使用方（OrderPizza）的代码

2、工厂方法模式

工厂方法模式的实际需求

看一个新的需求

披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如北京的奶酪 pizza、北京的胡椒 pizza 或者是伦敦的奶酪 pizza、伦敦的胡椒 pizza。

思路一：简单工厂模式

使用简单工厂模式，创建不同的简单工厂类，比如 BJPizzaSimpleFactory、LDPizzaSimpleFactory 等等。

从当前这个案例来说，也是可以的，但是考虑到项目的规模，以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好，因为过多的工厂类会导致整个项目类膨胀

思路二：使用工厂方法模式

工厂方法模式介绍

工厂方法模式设计方案：将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法，在不同的口味点餐子类中具体实现。
工厂方法模式：定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类

工厂方法模式应用案例

项目需求：披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如北京的奶酪 pizza、北京的胡椒 pizza 或者是伦敦的奶酪 pizza、伦敦的胡椒 pizza

类图

代码实现

Pizza：抽象父类，和之前的定义一样

//将Pizza 类做成抽象
public abstract class Pizza {protected String name; // 名字public void setName(String name) {this.name = name;}// 准备原材料, 不同的披萨不一样，因此，我们做成抽象方法public abstract void prepare();// 烘烤public void bake() {System.out.println(name + " baking;");}// 切割public void cut() {System.out.println(name + " cutting;");}// 打包public void box() {System.out.println(name + " boxing;");}}

BJCheesePizza：北京的奶酪披萨

public class BJCheesePizza extends Pizza {@Overridepublic void prepare() {setName("北京的奶酪pizza");System.out.println("北京的奶酪pizza 准备原材料");}
}

BJPepperPizza：北京的胡椒披萨

public class BJPepperPizza extends Pizza {@Overridepublic void prepare() {setName("北京的胡椒pizza");System.out.println("北京的胡椒pizza 准备原材料");}
}

LDCheesePizza：伦敦的奶酪披萨

public class LDCheesePizza extends Pizza {@Overridepublic void prepare() {setName("伦敦的奶酪pizza");System.out.println("伦敦的奶酪pizza 准备原材料");}
}

LDPepperPizza：伦敦的胡椒披萨

public class LDPepperPizza extends Pizza {@Overridepublic void prepare() {setName("伦敦的胡椒pizza");System.out.println("伦敦的胡椒pizza 准备原材料");}
}

OrderPizza：含有抽象方法的工厂父类，其抽象方法待子类去实现

public abstract class OrderPizza {// 定义一个抽象方法，createPizza , 让各个工厂子类自己实现abstract Pizza createPizza(String orderType);// 构造器public OrderPizza() {Pizza pizza = null;String orderType; // 订购披萨的类型do {orderType = getType();pizza = createPizza(orderType); // 抽象方法，由工厂子类完成// 输出pizza 制作过程pizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();System.out.println();} while (true);}// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类private String getType() {try {BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));System.out.println("input pizza 种类:");String str = strin.readLine();return str;} catch (IOException e) {e.printStackTrace();return "";}}}

BJOrderPizza：北京披萨的生产工厂

public class BJOrderPizza extends OrderPizza {@OverridePizza createPizza(String orderType) {Pizza pizza = null;if (orderType.equals("cheese")) {pizza = new BJCheesePizza();} else if (orderType.equals("pepper")) {pizza = new BJPepperPizza();}return pizza;}
}

LDOrderPizza：伦敦披萨的生产工厂

public class LDOrderPizza extends OrderPizza {@OverridePizza createPizza(String orderType) {Pizza pizza = null;if (orderType.equals("cheese")) {pizza = new LDCheesePizza();} else if (orderType.equals("pepper")) {pizza = new LDPepperPizza();}return pizza;}
}

PizzaStore：相当于客户端，发出订购披萨的请求

public class PizzaStore {public static void main(String[] args) {String loc = "bj"; // 假设这里是用户输入的位置信息if (loc.equals("bj")) {// 创建北京口味的各种Pizzanew BJOrderPizza();} else {// 创建伦敦口味的各种Pizzanew LDOrderPizza();}}}

程序运行结果

input pizza 种类:
cheese
北京的奶酪pizza 准备原材料
北京的奶酪pizza baking;
北京的奶酪pizza cutting;
北京的奶酪pizza boxing;input pizza 种类:
pepper
北京的胡椒pizza 准备原材料
北京的胡椒pizza baking;
北京的胡椒pizza cutting;
北京的胡椒pizza boxing;input pizza 种类:

工厂方法模式总结

首先要说明的是，对于此案例，我们也可以采用简单工厂模式来实现，缺点是：对于一个地区的披萨，我们就需要创建一个对应的工厂类，这会造成项目类膨胀；并且生产披萨的代码几乎都是相同的，这就造成披萨工厂类中的代码冗余
对于这种情况，我们可以使用工厂方法模式，将具体的抽象方法声明在父类工厂中，其具体的实现下沉到工厂子类，我们通过工厂子类可以获得所需要的 Bean
对于此例，抽象父类 OrderPizza 中有一个抽象方法 abstract Pizza createPizza(String orderType);，该方法接收 Pizza 的类型，并生产指定类型的 Pizza；在工厂子类 BJOrderPizza，LDOrderPizza 中实现了该抽象方法，实现了具体生产 Pizza 的逻辑
对于工厂方法模式，抽象工厂父类 OrderPizza 为 Bean 的使用方，它负责调用工厂子类 BJOrderPizza，LDOrderPizza 中已重写的抽象方法，获得生产好的 Pizza，然后使用该 Pizza 实例

简单工厂模式与工厂方法模式的对比：

简单工厂模式：工厂类作为 Bean 的制造者（提供方），负责与具体的实体类打交道，并负责相应业务逻辑的处理；使用方调用工厂类获取 Bean，使用即可，无需关心该 Bean 是如何得到的，也无需关心制造此 Bean 的具体业务逻辑，满足 OCP 原则
工厂方法模式：工厂父类中有一个抽象方法负责制造 Bean，该抽象方法会下沉到其子类，由工厂子类实现其具体的业务细节，所以工厂子类是 Bean 的提供方，此时的工厂父类消费由工厂子类制造的 Bean，为使用方

3、抽象工厂模式

抽象工厂模式的基本介绍

抽象工厂模式：定义了一个 interface 用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类
抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进(或者称为进一步的抽象)。
将工厂抽象成两层， AbsFactory(抽象工厂) 和具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇，更利于代码的维护和扩展。

抽象工厂模式的案例

使用抽象工厂模式来完成披萨项目

类图

代码实现

Pizza 抽象父类以及 Pizza 的具体实现类和上面一样

AbsFactory：工厂抽象层，定义制造 Bean 的抽象方法

//一个抽象工厂模式的抽象层(接口)
public interface AbsFactory {// 让下面的工厂子类来 具体实现public Pizza createPizza(String orderType);
}

BJFactory：北京工厂子类（提供方），负责制造北京各种口味的 Pizza

//这是工厂子类
public class BJFactory implements AbsFactory {@Overridepublic Pizza createPizza(String orderType) {System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");Pizza pizza = null;if (orderType.equals("cheese")) {pizza = new BJCheesePizza();} else if (orderType.equals("pepper")) {pizza = new BJPepperPizza();}return pizza;}}

LDFactory：伦敦工厂子类（提供方），负责制造伦敦各种口味的 Pizza

public class LDFactory implements AbsFactory {@Overridepublic Pizza createPizza(String orderType) {System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");Pizza pizza = null;if (orderType.equals("cheese")) {pizza = new LDCheesePizza();} else if (orderType.equals("pepper")) {pizza = new LDPepperPizza();}return pizza;}}

OrderPizza：使用方，负责消费 Pizza

public class OrderPizza {AbsFactory factory;// 构造器public OrderPizza(AbsFactory factory) {setFactory(factory);}private void setFactory(AbsFactory factory) {Pizza pizza = null;String orderType = ""; // 用户输入this.factory = factory;do {orderType = getType();// factory 可能是北京工厂子类，也可能是伦敦工厂子类pizza = factory.createPizza(orderType);if (pizza != null) { // 订购okpizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();} else {System.out.println("订购失败");break;}} while (true);}// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类private String getType() {try {BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));System.out.println("input pizza 种类:");String str = strin.readLine();return str;} catch (IOException e) {e.printStackTrace();return "";}}
}

PizzaStore：客户端，发出订购披萨的请求

public class PizzaStore {public static void main(String[] args) {//new OrderPizza(new BJFactory());new OrderPizza(new LDFactory());}}

抽象工厂模式总结

AbsFactory 仍然是简单工厂（简单工厂模式），但是工厂方法的具体实现需下沉到各个工厂子类（工厂方法模式），所以说抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
抽象工厂模式分为两层：抽象层和实现层。AbsFactory 作为工厂抽象层，只对工厂规范进行定义，其具体的实现交由工厂子类
简单工厂模式很难满足对多种不同类型的 Bean 进行创建，所以我们使用抽象工厂模式，定义一个工厂抽象层，但具体实现需下沉到各个工厂子类

4、JDK Calendar

JDK Calendar 中使用到了简单工厂模式

测试代码

public class Factory {public static void main(String[] args) {// getInstance 是 Calendar 静态方法Calendar cal = Calendar.getInstance();// 注意月份下标从0开始，所以取月份要+1System.out.println("年:" + cal.get(Calendar.YEAR));System.out.println("月:" + (cal.get(Calendar.MONTH) + 1));       System.out.println("日:" + cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));System.out.println("时:" + cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY));System.out.println("分:" + cal.get(Calendar.MINUTE));System.out.println("秒:" + cal.get(Calendar.SECOND));}}

Calendar.getInstance() 方法的实现

/*** Gets a calendar using the default time zone and locale. The* <code>Calendar</code> returned is based on the current time* in the default time zone with the default* {@link Locale.Category#FORMAT FORMAT} locale.** @return a Calendar.*/
public static Calendar getInstance()
{return createCalendar(TimeZone.getDefault(), Locale.getDefault(Locale.Category.FORMAT));
}

createCalendar() 方法的实现：如果 provider == null，就会根据 caltype 的值，来创建具体的工厂子类对象

private static Calendar createCalendar(TimeZone zone,Locale aLocale)
{CalendarProvider provider =LocaleProviderAdapter.getAdapter(CalendarProvider.class, aLocale).getCalendarProvider();if (provider != null) {try {return provider.getInstance(zone, aLocale);} catch (IllegalArgumentException iae) {// fall back to the default instantiation}}Calendar cal = null;if (aLocale.hasExtensions()) {String caltype = aLocale.getUnicodeLocaleType("ca");if (caltype != null) {switch (caltype) {case "buddhist":cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);break;case "japanese":cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);break;case "gregory":cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);break;}}}if (cal == null) {// If no known calendar type is explicitly specified,// perform the traditional way to create a Calendar:// create a BuddhistCalendar for th_TH locale,// a JapaneseImperialCalendar for ja_JP_JP locale, or// a GregorianCalendar for any other locales.// NOTE: The language, country and variant strings are interned.if (aLocale.getLanguage() == "th" && aLocale.getCountry() == "TH") {cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);} else if (aLocale.getVariant() == "JP" && aLocale.getLanguage() == "ja"&& aLocale.getCountry() == "JP") {cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);} else {cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);}}return cal;
}

5、工厂模式小结

工厂模式的意义：将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性。

三种工厂模式

简单工厂模式
工厂方法模式
抽象工厂模式

设计模式的依赖抽象原则

创建对象实例时，不要直接 new 这个类，而是把这个new 类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的引用。这样做的好处是：我们依赖的是一个抽象层（缓冲层），如果之后有什么变动，修改工厂类中的代码即可
不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现interface(接口)
不要覆盖基类中已经实现的方法