设计模式之四：工厂模式(简单工厂、工厂方法、抽象工厂)

《Head First设计模式》第四章学习笔记

一、设计原则

要依赖抽象，不要依赖具体类。当你直接实例化一个对象时，就是在依赖它的具体类。

如果有一个不像是会改变的类，那么在代码中直接实例化具体类也就没什么大碍。

二、工厂模式

<一>、简单工厂模式

简单工厂模式：就是由一个类的方法（可以是静态方法）根据传入的参数，决定创建出哪一种具体产品类的实例。

简单工厂其实不是一个设计模式，反而比较像是一种编程习惯。类图如下：



<二>、工厂方法模式

工厂方法模式：定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法让类把实例化推迟到子类。

带参数的工厂方法，称为参数化工厂方法，它可以根据传入的参数创建不同的对象。（不推荐参数化的工厂方法，因为会导致每个具体的方法实现，跟简单工厂是一样的）

工厂方法类图如下：



抽象工厂类Creator，定义了一个创建对象的抽象方法factoryMethod，在每个具体的工厂类中，实现该方法，创建具体的产品实例。

<三>、抽象工厂模式

抽象工厂模式：提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不明确指定具体类。类图如下：



抽象工厂的每个方法，实际上看起来就是工厂方法。

三、例子

1、简单工厂模式的例子

披萨店做披萨，Pizza为披萨抽象类，CheesPizza、GreekPizza、ClamPizza等为具体的Pizza实现类。现在借助简单工厂模式，根据不同的参数，创建不同的披萨。代码片段如下：

简单工厂SimplePizzaFactory类：

public class SimplePizzaFactory {
public static Pizza createPizza(String type) {
Pizza pizza = null;
if ("cheese".equals(type)) {
pizza = new CheesePizza();
} else if ("greek".equals(type)) {
pizza = new GreekPizza();
} else if ("clam".equals(type)) {
pizza = new ClamPizza();
}
return pizza;
}
}

PizzaStore类（客户端）：

public class PizzaStore {
public Pizza orderPizza(String type) {
Pizza pizza = SimplePizzaFactory.createPizza(type);
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
return pizza;
}
}

测试代码：

public class PizzaTestDrive {
public static void main(String[] args) {
PizzaStore store = new PizzaStore();
Pizza pizza = store.orderPizza("cheese");
System.out.println("Ethan ordered a " + pizza.getName());
pizza = store.orderPizza("clam");
System.out.println("Joel ordered a " + pizza.getName());
}
}

2、工厂方法模式的例子

不同地区的披萨店，做的Pizza不一样。在工厂方法模式中，PizzaStore负责定义创建Pizza的方法，但方法的具体实现，由各个地区的披萨店来实现，并负责创建具体的Pizza。

抽象的工厂类：

public abstract class PizzaStore {
public Pizza orderPizza(String type) {
Pizza pizza = createPizza(type);
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
return pizza;
}
// 抽象的方法，由各个子类来实现。此处用的是参数化的工厂方法
protected abstract Pizza createPizza(String type);
}

具体的工厂类：

public class ChicagoPizzaStore extends PizzaStore {
protected Pizza createPizza(String type) {
if ("cheese".equals(type)) {
return new ChicagoStyleCheesePizza();
}
return null;
}
}

具体的工厂类：

public class NYPizzaStore extends PizzaStore {
protected Pizza createPizza(String type) {
if ("cheese".equals(type)) {
return new NYStyleCheesePizza();
}
return null;
}
}

测试例子：

public class PizzaTestDrive {
public static void main(String[] args) {
PizzaStore nyStore = new NYPizzaStore();
PizzaStore chicagoStore = new ChicagoPizzaStore();
Pizza pizza = nyStore.orderPizza("cheese");
System.out.println("Ethan ordered a " + pizza.getName());
pizza = chicagoStore.orderPizza("cheese");
System.out.println("Joel ordered a " + pizza.getName());
}
}

3、抽象工厂的例子

4、JDK中工厂模式的应用

简单工厂：

java.lang.Boolean#valueOf(String)
java.lang.reflect.Proxy#newProxyInstance()
java.lang.Class#forName()
java.lang.Class#newInstance()

工厂方法：

java.lang.Object#toString()

四、小结

1、在简单工厂模式中，一个工厂类处于对产品类实例化的中心位置上，它知道每一个产品，它决定哪一个产品类应当被实例化。这个模式的优点是允许客户端相对独立于产品创建的过程，并且在系统引入新产品的时候无需修改客户端，也就是说，它在某种程度上支持“开--闭”原则。但这个模式的缺点是对“开--闭”原则的支持力度不够，因为如果有新的产品加入到系统中去，就需要修改工厂类，将必要的逻辑加入到工厂类中。

2、在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有的产品的创建，而是将具体创建的工作交给子类去做。工厂方法模式退化后可以变得很像简单工厂模式：设想如果非常确定一个系统只需要一个具体工厂类，那么就不妨把抽象工厂给合并到具体的工厂类中。由于使用了多态性，工厂方法模式保持了简单工厂模式的优点，而且克服了它的缺点。

参考资料：

1、《Head First设计模式》

2、《java与模式》

3、JDK里的设计模式