设计模式--工厂模式详解

发布于:2025-05-01 ⋅ 阅读:(67) ⋅ 点赞:(0)

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{
     @Override
     public 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{

    @Override
    public void name() {
        System.out.println("五菱宏光");
    }
}

 

public class teslaFactory implements CarFactory{

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

    @Override
    public void start() {
        System.out.println("小米手机开机");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        System.out.println("小米手机关机");
    }

    @Override
    public void call() {
        System.out.println("小米手机打电话");
    }

    @Override
    public void send() {
        System.out.println("小米手机发短信");
    }
}
package com.lyc.FactoryDemo.abstract1;

public class HUaweiPhone implements PhoneProduct{
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("华为手机开机");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        System.out.println("华为手机关机");
    }

    @Override
    public void call() {
        System.out.println("华为手机打电话");
    }

    @Override
    public 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{
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("小米路由器开机");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        System.out.println("小米路由器关机");
    }

    @Override
    public void openWifi() {
        System.out.println("小米路由器打开wifi");
    }

    @Override
    public void setting() {
        System.out.println("小米路由器设置");
    }
}
package com.lyc.FactoryDemo.abstract1;

public class HuaweiRouter implements RouterProduct{
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("华为路由器开机");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        System.out.println("华为路由器关机");
    }

    @Override
    public void openWifi() {
        System.out.println("华为路由器打开wifi");
    }

    @Override
    public 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{
    @Override
    public PhoneProduct phoneproduct() {
        return new xiaomiPhone();
    }

    @Override
    public RouterProduct routerproduct() {
        return new XiaomiRouter();
    }
}
package com.lyc.FactoryDemo.abstract1;

public class HuaweiFactory implements ProductFactory{
    @Override
    public PhoneProduct phoneproduct() {
        return new HUaweiPhone();
    }

    @Override
    public 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:

  • 具体产品在应用层的代码隔离,无需关心创建的细节

  • 将一个系列的产品统一到一起创建

缺点:

  • 规定了所有可能被创建的产品集合,产品族中扩展的产品较困难

  • 增加了系统的抽象性与理解难度

抽象工厂只负责定义,设置接口或者说规范,子共产按照规范来实现

抽象工厂模式,聚焦于产品族(品牌)上,适合产品等级(类别)较固定的一些场景

抽象工厂较为晦涩难懂,建议自己在重新编写代码,建立类图,在进行理解!


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