Java 之工厂方法和抽象工厂模式（Abstract Factory）

1. 概念

工厂方法：一抽象产品类派生出多个具体产品类；一抽象工厂类派生出多个具体工厂类；每个具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例。

即定义一个创建对象的接口（即抽象工厂类），让其子类（具体工厂类）决定实例化哪一个类（具体产品类）。“一对一”的关系。

抽象工厂：多个抽象产品类，派生出多个具体产品类；一个抽象工厂类，派生出多个具体工厂类；每个具体工厂类可创建多个具体产品类的实例。

即提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定他们的具体的类。“一对多”的关系。

2. UML

工厂方法：



抽象工厂：



3. 代码

工厂方法：

public interface Product
{
}

public interface Creator
{
public Product factory();
}

public class ConcreteProduct1 implements Product
{
public ConcreteProduct1()
{
System.out.println("ConcreteProduct1被创建");
}
}

public class ConcreteProduct2 implements Product
{
public ConcreteProduct2()
{
System.out.println("ConcreteProduct2被创建");
}

}

public class ConcreteCreator1 implements Creator
{
public Product factory()
{
return new ConcreteProduct1();
}
}

public class ConcreteCreator2 implements Creator
{
public Product factory()
{
return new ConcreteProduct2();
}
}

public class Client
{
private static Creator creator1, creator2;
private static Product prod1, prod2;

public static void main(String[] args)
{
creator1 = new ConcreteCreator1();
prod1 = creator1.factory();
System.out.println("----------------------------");
creator2 = new ConcreteCreator2();
prod2 = creator2.factory();
}
}

抽象工厂：

//定义不同的产品之间的一定具备的标准，用interface实现
//其中的method()方法可看作提取出不同产品的共性，如手机都有类似的功能
interface IProductA{
public void method();
}

interface IProductB{
public void method();
}

//实现了产品标准实现的一系列具体产品
//由于已经设计好A1由厂商1生产，故以下输出代码有“厂商x”
class ProductA1 implements IProductA{
public void method() {
System.out.println("厂商1    生产ProductA1 ...");
}
}

class ProductA2 implements IProductA{
public void method() {
System.out.println("厂商2    生产ProductA2 ...");
}
}

class ProductB1 implements IProductB{
public void method() {
System.out.println("厂商1    生产ProductB1 ...");
}
}

class ProductB2 implements IProductB{
public void method() {
System.out.println("厂商2    生产ProductB2 ...");
}
}

//每一种牌子的产品生产工厂，即不同的厂商负责自己牌子产品的生产
abstract class Factory1{
abstract IProductA getProductA1();
abstract IProductB getProductB1();
}

abstract class Factory2{
abstract IProductA getProductA2();
abstract IProductB getProductB2();
}

//具体的工厂用来生产相关的产品
class ConcreteFactory1 extends Factory1{
public IProductA getProductA1() {
return new ProductA1();
}
public IProductB getProductB1() {
return new ProductB1();
}
}

class ConcreteFactoryB extends Factory2{
public IProductA getProductA2() {
return new ProductA2();
}
public IProductB getProductB2() {
return new ProductB2();
}
}

//测试类
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//厂商1负责生产产品A1、B1
Factory1 factory1 = new ConcreteFactory1();
IProductA productA1 = factory1.getProductA1();
IProductB productB1 = factory1.getProductB1();

productA1.method();
productB1.method();

//厂商2负责生产产品A2、B2
Factory2 factory2 = new ConcreteFactoryB();
IProductA productA2 = factory2.getProductA2();
IProductB productB2 = factory2.getProductB2();

productA2.method();
productB2.method();
}
}

4. 应用场景

工厂方法：

在以下情况下，适用于工厂方法模式：

(1) 当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候。

(2) 当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候。

(3) 当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并且你希望将哪一个帮助子类是代理者这一信息局部化的时候。

抽象工厂：

(1) 一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节，这对于所有形态的工厂模式都是重要的。

(2) 这个系统有多于一个的产品族，而系统只消费其中某一产品族。

(3) 同属于同一个产品族的产品是在一起使用的，这一约束必须在系统的设计中体现出来。

(4) 系统提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而使客户端不依赖于实现。

5、简单工厂

简单工厂(StaticFactory Method)

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，可以理解为是不同工厂模式的一个特殊实现。

Output，接口

publicinterface Output { //接口里定义的属性只能是常量 intMAX_CACHE_LINE = 50; //接口里定义的只能是public的抽象实例方法 void out(); voidgetData(String msg); }

Printer，Output的一个实现

//让Printer类实现Output publicclassPrinter implements Output { private String[]printData = new String[MAX_CACHE_LINE]; //用以记录当前需打印的作业数 privateintdataNum = 0; publicvoid out() { //只要还有作业，继续打印 while(dataNum > 0) { System.out.println("打印机打印：" + printData[0]); //把作业队列整体前移一位，并将剩下的作业数减1 System.arraycopy(printData , 1,printData, 0, --dataNum); } } publicvoid getData(String msg) { if (dataNum >=MAX_CACHE_LINE) { System.out.println("输出队列已满，添加失败"); } else { //把打印数据添加到队列里，已保存数据的数量加1。 printData[dataNum++] = msg; } } }

BetterPrinter，Output的一个实现

publicclass BetterPrinterimplements Output { private String[]printData = new String[MAX_CACHE_LINE * 2]; //用以记录当前需打印的作业数 privateintdataNum = 0; publicvoid out() { //只要还有作业，继续打印 while(dataNum > 0) { System.out.println("高速打印机正在打印：" + printData[0]); //把作业队列整体前移一位，并将剩下的作业数减1 System.arraycopy(printData , 1,printData, 0, --dataNum); } } publicvoid getData(String msg) { if (dataNum >=MAX_CACHE_LINE * 2) { System.out.println("输出队列已满，添加失败"); } else { //把打印数据添加到队列里，已保存数据的数量加1。 printData[dataNum++] = msg; } } }

OutputFactory，简单工厂类

public Output getPrinterOutput(String type) { if (type.equalsIgnoreCase("better")) { returnnew BetterPrinter(); } else { returnnew Printer(); } }

Computer

publicclass Computer { private Outputout; public Computer(Output out) { this.out = out; } //定义一个模拟获取字符串输入的方法 publicvoid keyIn(String msg) { out.getData(msg); } //定义一个模拟打印的方法 publicvoid print() { out.out(); } publicstaticvoid main(String[] args) { //创建OutputFactory OutputFactory of = new OutputFactory(); //将Output对象传入，创建Computer对象 Computer c = new Computer(of.getPrinterOutput("normal")); c.keyIn("建筑永恒之道"); c.keyIn("建筑模式语言"); c.print(); c = new Computer(of.getPrinterOutput("better")); c.keyIn("建筑永恒之道"); c.keyIn("建筑模式语言"); c.print(); }

使用简单工厂模式的优势：让对象的调用者和对象创建过程分离，当对象调用者需要对象时，直接向工厂请求即可。从而避免了对象的调用者与对象的实现类以硬编码方式耦合，以提高系统的可维护性、可扩展性。工厂模式也有一个小小的缺陷：当产品修改时，工厂类也要做相应的修改。