工廠模式總結——三個工廠

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在創建型模式中，工廠模式是我們日常使用最為頻繁的設計模式之一。工廠模式可細分為簡單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式。 簡單工廠模式 模式簡介 簡單工廠模式：根據參數返回不同類的實例，這些類通常具有共同的父類。 簡單工廠模式包括三個角色： 工廠 (Factory)：用於創建所需產品，提供靜態工廠方 ...


在創建型模式中，工廠模式是我們日常使用最為頻繁的設計模式之一。工廠模式可細分為簡單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式。

簡單工廠模式

模式簡介

簡單工廠模式：根據參數返回不同類的實例，這些類通常具有共同的父類。

簡單工廠模式包括三個角色：

  1. 工廠 (Factory)：用於創建所需產品，提供靜態工廠方法，返回抽象產品類型 Product；
  2. 抽象產品 (Product)：是工廠創建的所有對象的父類，封裝了各種共有方法；
  3. 具體產品 (ConcreateProduct)：工廠創建目標，繼承抽象產品，實現了抽象產品的抽象方法。

應用實例

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  1. 工廠——FruitFactory

    public class FruitFactory {

    public static Object createFruit(String clazzName)  throws Exception{
        Object obj = null;
        if (clazzName.equals(Apple.class.getName())){
            obj = new Apple();
        } else if (clazzName.equals(Strawberry.class.getName())){
            obj = new Strawberry();
        } else if (clazzName.equals(Banana.class.getName())){
            obj = new Banana();
        } else {
            throw new ClassNotFoundException("沒有找到該類");
        }
        return obj;
    }

    //升級簡化版
    /*public static Object create(String clazzName) throws Exception{
        Object obj = null;
        Class clazz = Class.forName(clazzName);
        if (clazz.isAssignableFrom(Fruit.class)){
            obj = clazz.newInstance();
        } else {
            throw new ClassNotFoundException("沒有找到該類");
        }
        return obj;
    }*/
}

  2. 抽象產品——Fruit

    public abstract class Fruit {
    public abstract void getInfo();
}

  3. 具體產品——Apple、Banana、Strawberry

    • Apple
    public class Apple extends Fruit{
    @Override
    public void getInfo() {
        System.out.println("這是一個砸中牛頓腦袋的蘋果");
    }
}
    • Banana
    public class Banana extends Fruit{
    @Override
    public void getInfo() {
        System.out.println("這是一根讓猶太人致富的香蕉");
    }
}
    • Strawberry
    public class Strawberry extends Fruit{
    @Override
    public void getInfo() {
        System.out.println("這是一顆甜到你心裡的草莓");
    }
}

  4. 客戶端

    public class MainTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //要個蘋果
        Apple apple = (Apple) FruitFactory.createFruit(Apple.class.getName());
        apple.getInfo();
        //要顆草莓
        Strawberry strawberry = (Strawberry) FruitFactory.createFruit(Strawberry.class.getName());
        strawberry.getInfo();
        //要根香蕉
        Banana banana = (Banana) FruitFactory.createFruit(Banana.class.getName());
        banana.getInfo();
    }
}

模式總結

優點：實現簡單，屏蔽了對象創建過程，實現了對象創建和使用的分離。

缺點：集中了所有產品創建邏輯，職責過重；擴展困難，一旦添加類需修改源碼；使用靜態工廠方法，工廠角色無法形成繼承結構。

使用場景：工廠負責創建對象較少。

工廠方法模式

模式簡介

工廠方法模式：定義了一個用於創建對象的介面，但是讓子類決定將哪個類實例化。工廠方法讓一個類的實例化延遲到了子類。

工廠方法模式在簡單工廠模式的基礎上，引入了抽象工廠，將具體產品的創建延遲到了具體工廠，剋服了簡單工廠模式職責過重的缺點。

工廠方法模式包括了 4 個角色：

  1. 抽象工廠（AbstractFactory）：定義了抽象工廠方法，用於返回一個產品，具體返回哪類產品由具體工廠決定。
  2. 抽象產品（AbstractProduct）：是所有具體產品的公共父類，定義了產品的介面。
  3. 具體工廠（ConcreteFactory）：是抽象工廠的子類，實現了抽象工廠的工廠方法，返回一個具體產品。
  4. 具體產品（ConcreteProduct）：實現了抽象產品介面，由具體工廠創建。

應用實例

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  1. 抽象工廠——FruitFactory

    public abstract class FruitFactory {
    public abstract Fruit createFruit();
}

  2. 抽象產品——Fruit

    public abstract class Fruit {
    public abstract void getInfo();
}

  3. 具體工廠——AppleFactory、BananaFactory、StrawberryFactory

    • AppleFactory
    public class AppleFactory extends FruitFactory{

    @Override
    public Fruit createFruit() {
        return new Apple();
    }
}
    • BananaFactory
    public class BananaFactory extends FruitFactory{

    @Override
    public Fruit createFruit() {
        return new Banana();
    }
}
    • StrawberryFactory
    public class StrawberryFactory extends FruitFactory{

    @Override
    public Fruit createFruit() {
        return new Strawberry();
    }
}

  4. 具體產品——Apple、Banana、Strawberry

    • Apple
    public class Apple extends Fruit {
    @Override
    public void getInfo() {
        System.out.println("這是一個砸中牛頓腦袋的蘋果");
    }
}
    • Banana
    public class Banana extends Fruit {
    @Override
    public void getInfo() {
        System.out.println("這是一根讓猶太人致富的香蕉");
    }
}
    • Strawberry
    public class Strawberry extends Fruit {
    @Override
    public void getInfo() {
        System.out.println("這是一顆甜到你心裡的草莓");
    }
}

  5. 客戶端

    public class MainTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        FruitFactory factory = null;
        //要個蘋果
        factory = new AppleFactory();
        Fruit apple = factory.createFruit();
        apple.getInfo();
        //要顆草莓
        factory = new StrawberryFactory();
        Fruit strawberry = factory.createFruit();
        strawberry.getInfo();
        //要根香蕉
        factory = new BananaFactory();
        Fruit banana = factory.createFruit();
        banana.getInfo();
    }
}

模式總結

優點

  1. 隱藏了對象創建細節，用戶創建對象時無需知道具體類名，只需知道相應的工廠類即可創建相應類對象。
  2. 在系統中添加新的產品時不會對現有代碼產生影響，具有良好的擴展性，符合開閉原則。

缺點

  1. 每個產品需要添加對應的具體工廠類，類的數量因此成對增加，增加了系統複雜性和性能消耗。
  2. 引入了抽象層，增加了系統的抽象性和理解難度。

使用場景

  1. 客戶端不需要知道它所需創建的類對象的類名；
  2. 抽象類通過子類來指定創建具體哪個類的對象。

抽象工廠模式

模式簡介

抽象工廠：提供一個創建一系列相關或相關以來對象的介面，從而無需指定他們具體的類。

兩個概念

產品等級結構：即產品的繼承結構，水果是個抽象類，其子類包括蘋果、香蕉、草莓，則抽象類與具體類之間構成了一個產品等級結構。

產品族：在抽象工廠模式中，產品族是同一個工廠生產的不同產品等級結構中的一組產品。例如當前有兩個生產水果的工廠A和B都生產水果蘋果、香蕉、草莓，則工廠A生產的蘋果、香蕉、草莓構成一個產品族。

抽象工廠模式與工廠方法模式的區別在於，工廠方法模式針對的是一個產品等級結構，每一個具體工廠只能創建一個產品；而抽象工廠模式針對的是多個產品等級結構，其每個具體工廠負責創建一族的產品。

抽象工廠模式包括了 4 個角色：

  1. 抽象工廠（AbstractFactory）：聲明瞭一組用於創建一族產品的方法，每個方法對應一種產品。
  2. 抽象產品（AbstractProduct）：為每種產品聲明介面，在抽象產品中聲明瞭產品所具有的業務方法。
  3. 具體工廠（ConcreteFactory）：實現了抽象工廠中聲明的創建產品的方法，生成了一組具體產品，這些具體產品構成了一個產品族，每個產品位於某個產品等級結構中。
  4. 具體產品（ConcreteProduct）：實現了抽象產品介面，由具體工廠創建。

應用實例

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  1. 抽象工廠——FruitFactory

    public abstract class FruitFactory {

    public abstract Fruit createApple();

    public abstract Fruit createBanana();

    public abstract Fruit createStrawberry();

}

  2. 抽象產品

    public abstract class Fruit {
    public abstract void getInfo();
}

  3. 具體工廠——FruitFactoryA、FruitFactoryB

    • FruitFactoryA
    public class FruitFactoryA extends FruitFactory {
    
    @Override
    public Fruit createApple() {
        return new AppleA();
    }

    @Override
    public Fruit createBanana() {
        return new BananaA();
    }

    @Override
    public Fruit createStrawberry() {
        return new StrawberryA();
    }
}
    • FruitFactoryB
    public class FruitFactoryB extends FruitFactory {

    @Override
    public Fruit createApple() {
        return new AppleB();
    }

    @Override
    public Fruit createBanana() {
        return new BananaB();
    }

    @Override
    public Fruit createStrawberry() {
        return new StrawberryB();
    }
}

  4. 具體產品AppleA、AppleB、BananaA、BananaB、StrawberryA、StrawberryB

    • AppleA
    public class AppleA extends Fruit {
    @Override
    public void getInfo() {
        System.out.println("這是一個砸中牛頓腦袋的蘋果，由工廠A生產");
    }
}
    • AppleB
    public class AppleB extends Fruit {
    @Override
    public void getInfo() {
        System.out.println("這是一個砸中牛頓腦袋的蘋果，由工廠B生產");
    }
}
    • BananaA
    public class BananaA extends Fruit {
    @Override
    public void getInfo() {
        System.out.println("這是一根讓猶太人致富的香蕉，由工廠A生產");
    }
}
    • BananaB
    public class BananaB extends Fruit {
    @Override
    public void getInfo() {
        System.out.println("這是一根讓猶太人致富的香蕉，由工廠B生產");
    }
}
    • StrawberryA
    public class StrawberryA extends Fruit {
    @Override
    public void getInfo() {
        System.out.println("這是一顆甜到你心裡的草莓，由工廠A生產");
    }
}
    • StrawberryB
    public class StrawberryB extends Fruit {
    @Override
    public void getInfo() {
        System.out.println("這是一顆甜到你心裡的草莓，由工廠B生產");
    }
}

  5. 客戶端

    public class MainTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        FruitFactory factoryA = new FruitFactoryA();
        FruitFactory factoryB = new FruitFactoryA();
        //要個蘋果
        Fruit appleA = factoryA.createApple();
        appleA.getInfo();
        Fruit appleB = factoryB.createApple();
        appleB.getInfo();
        //要顆草莓
        Fruit strawberryA = factoryA.createStrawberry();
        strawberryA.getInfo();
        Fruit strawberryB = factoryA.createStrawberry();
        strawberryB.getInfo();
        //要根香蕉
        Fruit bananaA = factoryA.createStrawberry();
        bananaA.getInfo();
        Fruit bananaB = factoryA.createStrawberry();
        bananaB.getInfo();
    }
}

模式總結

優點

  1. 隔離了具體類的生成，更換一個具體工廠就可以在某種程度上改變整個軟體系統行為。
  2. 當一個產品族的多個對象被設計成一起工作時，能夠保證客戶始終只是用同一個產品族中的對象。
  3. 添加新的產品無需修改已有代碼，符合開閉原則。

缺點

  1. 添加新的產品等級結構需要對原有系統進行較大修改，違背了開閉原則。

使用場景

  1. 系統有過個產品族，而每次使用只使用其中一個產品族；
  2. 產品等級結構穩定，設計完成後不會對系統增加或刪除的產品等級結構。

工廠模式總結

  1. 簡單工廠模式隱藏了對象創建細節，將象創建過程與系統業務分離，只需傳入響應參數即可獲得相應對象，缺點是職責過重。
  2. 工廠方法模式引入了抽象工廠，剋服了簡單工廠模式的缺點，將具體對象創建延遲到了子類且可以靈活擴展，但一定程度上造成了系統的類數量膨脹，損耗系統性能。
  3. 抽象工廠模式在工廠方法模式的基礎上進一步擴展，每個具體工廠負責創建多個產品等級結構，減小了工廠方法模式造成的類膨脹問題，提供了系統效率。但是，抽象工廠模式存在開閉原則的傾向性，適用於只需擴展產品族，而產品登記結構穩定的系統。

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