Factory Pattern —— Creational Class

来源:https://www.cnblogs.com/mysticbinary/archive/2023/08/29/17648789.html
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# core 工廠模式（Factory Pattern）是一種創建型設計模式，用於創建對象而不暴露對象創建的邏輯。它將對象的實例化過程封裝在一個工廠類中，客戶端通過調用工廠類的方法來創建對象，從而實現瞭解耦和靈活性。 工廠模式的核心思想是將對象的創建與使用分離。客戶端不直接實例化對象，而是通過調用工 ...


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工廠模式（Factory Pattern）是一種創建型設計模式，用於創建對象而不暴露對象創建的邏輯。它將對象的實例化過程封裝在一個工廠類中，客戶端通過調用工廠類的方法來創建對象，從而實現瞭解耦和靈活性。

工廠模式的核心思想是將對象的創建與使用分離。客戶端不直接實例化對象，而是通過調用工廠類的方法來獲取對象實例。工廠類根據客戶端的需求，決定實例化哪個具體對象，並將其返回給客戶端。

三種工廠模式的識別

簡單工廠模式、工廠方法模式和抽象工廠模式都屬於創建型設計模式，用於封裝對象的創建過程(相同點)，但它們之間有明顯的區別。

不同點：

  • 簡單工廠模式（Simple Factory Pattern）：
    簡單工廠模式通過一個工廠類來創建產品對象，客戶端通過調用工廠類的靜態方法或實例方法來獲取對象實例。
    工廠類負責根據客戶端的需求，決定實例化哪個具體產品類。
    簡單工廠模式的主要特點是工廠類集中了對象的創建邏輯，客戶端通過工廠類來創建產品對象，而無需直接實例化具體產品類。但是，當需求變化時，需要修改工廠類的代碼。

  • 工廠方法模式（Factory Method Pattern）：
    工廠方法模式將對象的創建延遲到子類中，每個具體產品類都有對應的工廠類。
    抽象工廠類定義了創建產品對象的抽象方法，每個具體工廠類實現了抽象工廠類，負責創建具體產品的實例。
    客戶端通過調用具體工廠類的方法來創建產品對象。客戶端可以通過擴展抽象工廠類和具體工廠類來創建新的產品。

  • 抽象工廠模式（Abstract Factory Pattern）：
    抽象工廠模式提供了一種創建一系列相關或相互依賴對象的介面，而無需指定具體類。
    抽象工廠模式包括抽象工廠類、具體工廠類、抽象產品類和具體產品類。
    抽象工廠類定義了一組創建產品對象的抽象方法，每個具體工廠類實現了抽象工廠類，負責創建一組相關的具體產品。
    客戶端通過調用具體工廠類的方法來創建一組相關的產品對象。

總結：
簡單工廠模式適用於創建單一類型的產品，通過一個工廠類來創建產品對象。
工廠方法模式適用於創建一類產品，每個具體產品都有對應的工廠類，通過擴展工廠類來創建新的產品。
抽象工廠模式適用於創建一組相關的產品，每個具體工廠類負責創建一組相關的產品對象。

選擇使用哪種模式取決於具體需求和設計目標：

  • 簡單工廠模式簡單易用，但對於複雜的產品結構不夠靈活；
  • 工廠方法模式適用於需要靈活擴展產品類的情況；
  • 抽象工廠模式適用於需要創建一組相關產品 並保持一致性的情況。(抽象工廠模式適用於一組相關的產品對象的創建，如果產品對象之間沒有相關性或依賴關係，請考慮使用工廠方法模式。)

Simple Factory Pattern

下麵是一個簡單的示例代碼，說明瞭簡單工廠模式的基本結構：

// 產品介面
interface Product {
    void operation();
}

// 具體產品A
class ConcreteProductA implements Product {
    public void operation() {
        System.out.println("ConcreteProductA operation");
    }
}

// 具體產品B
class ConcreteProductB implements Product {
    public void operation() {
        System.out.println("ConcreteProductB operation");
    }
}

// 工廠類
class Factory {
    public Product createProduct(String type) {
        if (type.equals("A")) {
            return new ConcreteProductA();
        } else if (type.equals("B")) {
            return new ConcreteProductB();
        }
        return null;
    }
}

// 客戶端代碼
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Factory factory = new Factory();
        
        // 創建具體產品A
        Product productA = factory.createProduct("A");
        productA.operation();
        
        // 創建具體產品B
        Product productB = factory.createProduct("B");
        productB.operation();
    }
}

在上面的示例中，Product 是產品介面，定義了產品的操作方法。ConcreteProductA 和 ConcreteProductB 是具體產品類，實現了產品介面，並定義了各自的操作方法。Factory 是工廠類，負責創建產品對象的方法。客戶端通過調用工廠類的方法來創建具體產品的實例，並調用其操作方法。

通過使用工廠模式，客戶端可以通過工廠類來創建具體產品的實例，而無需直接依賴具體產品類。這樣可以實現代碼的解耦和靈活性，使得系統更易於擴展和維護。

Factory Method Pattern

下麵是一個簡單的示例代碼，說明瞭工廠方法模式的基本結構：

// 抽象產品
interface Product {
    void operation();
}

// 具體產品A
class ConcreteProductA implements Product {
    public void operation() {
        System.out.println("ConcreteProductA operation");
    }
}

// 具體產品B
class ConcreteProductB implements Product {
    public void operation() {
        System.out.println("ConcreteProductB operation");
    }
}

// 抽象工廠
interface Factory {
    Product createProduct();
}

// 具體工廠A
class ConcreteFactoryA implements Factory {
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductA();
    }
}

// 具體工廠B
class ConcreteFactoryB implements Factory {
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductB();
    }
}

// 客戶端代碼
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Factory factoryA = new ConcreteFactoryA();
        Product productA = factoryA.createProduct();
        productA.operation();

        Factory factoryB = new ConcreteFactoryB();
        Product productB = factoryB.createProduct();
        productB.operation();
    }
}

在上面的示例中，Product 是抽象產品介面，定義了產品的操作方法。ConcreteProductA 和 ConcreteProductB 是具體產品類，實現了產品介面，並定義了各自的操作方法。Factory 是抽象工廠介面，定義了創建產品對象的抽象方法。ConcreteFactoryA 和 ConcreteFactoryB 是具體工廠類，實現了抽象工廠介面，負責創建具體產品的實例。

客戶端通過調用具體工廠類的方法來創建具體產品的實例，並調用其操作方法。通過使用工廠方法模式，客戶端可以通過工廠類來創建產品對象，而無需直接依賴具體產品類。這樣可以實現代碼的解耦和靈活性，使得系統更易於擴展和維護。

Abstract Factory Pattern

一個常見的實際應用抽象工廠模式的例子是圖形用戶界面（GUI）庫。假設我們正在開發一個跨平臺的GUI庫，需要支持不同操作系統（如Windows、macOS和Linux）下的視窗和按鈕。

在這種情況下，可以使用抽象工廠模式來創建一組相關的產品對象，包括視窗和按鈕。首先，定義抽象產品介面：

// 抽象視窗產品
interface Window {
    void render();
}

// 抽象按鈕產品
interface Button {
    void click();
}

然後，實現具體的視窗和按鈕產品類，每個操作系統對應一個具體產品類：

// Windows視窗產品
class WindowsWindow implements Window {
    public void render() {
        System.out.println("Render Windows window");
    }
}

// Windows按鈕產品
class WindowsButton implements Button {
    public void click() {
        System.out.println("Click Windows button");
    }
}

//----------------------------------------------------------
// macOS視窗產品
class MacOSWindow implements Window {
    public void render() {
        System.out.println("Render macOS window");
    }
}

// macOS按鈕產品
class MacOSButton implements Button {
    public void click() {
        System.out.println("Click macOS button");
    }
}

//----------------------------------------------------------
// Linux視窗產品
class LinuxWindow implements Window {
    public void render() {
        System.out.println("Render Linux window");
    }
}

// Linux按鈕產品
class LinuxButton implements Button {
    public void click() {
        System.out.println("Click Linux button");
    }
}

接下來，定義抽象工廠介面來創建視窗和按鈕：

// 抽象GUI工廠
interface GUIFactory {
    Window createWindow();
    Button createButton();
}

然後，實現具體的GUI工廠類，每個操作系統對應一個具體工廠類：

// Windows GUI工廠
class WindowsGUIFactory implements GUIFactory {
    public Window createWindow() {
        return new WindowsWindow();
    }
    public Button createButton() {
        return new WindowsButton();
    }
}

// macOS GUI工廠
class MacOSGUIFactory implements GUIFactory {
    public Window createWindow() {
        return new MacOSWindow();
    }
    public Button createButton() {
        return new MacOSButton();
    }
}

// Linux GUI工廠
class LinuxGUIFactory implements GUIFactory {
    public Window createWindow() {
        return new LinuxWindow();
    }
    public Button createButton() {
        return new LinuxButton();
    }
}

現在，客戶端可以通過抽象工廠來創建特定操作系統下的視窗和按鈕，並使用它們：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 創建Windows風格的GUI
        GUIFactory windowsFactory = new WindowsGUIFactory();
        Window windowsWindow = windowsFactory.createWindow();
        Button windowsButton = windowsFactory.createButton();
        windowsWindow.render();
        windowsButton.click();

        // 創建macOS風格的GUI
        GUIFactory macosFactory = new MacOSGUIFactory();
        Window macosWindow = macosFactory.createWindow();
        Button macosButton = macosFactory.createButton();
        macosWindow.render();
        macosButton.click();

        // 創建Linux風格的GUI
        GUIFactory linuxFactory = new LinuxGUIFactory();
        Window linuxWindow = linuxFactory.createWindow();
        Button linuxButton = linuxFactory.createButton();
        linuxWindow.render();
        linuxButton.click();
    }
}

通過使用抽象工廠模式，我們可以輕鬆地擴展GUI庫以支持新的操作系統，只需實現新的具體產品和具體工廠類即可，而不需要修改現有的客戶端代碼。這樣，不同操作系統下的視窗和按鈕將保持一致性，並且客戶端無需關心具體產品的創建過程，只需使用抽象工廠介面來創建產品對象。


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