Java進階篇設計模式之二 ----- 工廠模式

前言在 "上一篇" 中我們學習了單例模式，介紹了單例模式創建的幾種方法以及最優的方法。本篇則介紹設計模式中的工廠模式，主要分為簡單工廠模式、工廠方法和抽象工廠模式。簡單工廠模式簡單工廠模式是屬於創建型模式，又叫做靜態工廠方法模式。簡單工廠模式是由一個工廠對象決定創建出哪一種產品類的實例。調用只 ...

前言

在上一篇中我們學習了單例模式，介紹了單例模式創建的幾種方法以及最優的方法。本篇則介紹設計模式中的工廠模式，主要分為簡單工廠模式、工廠方法和抽象工廠模式。

簡單工廠模式

簡單工廠模式是屬於創建型模式，又叫做靜態工廠方法模式。簡單工廠模式是由一個工廠對象決定創建出哪一種產品類的實例。調用只需要告訴工廠類所需要的類型，工廠類就會返回需要的產品類工廠的子類。可以說是工廠模式中最簡單的一種。

打個比方，我們在電腦經常玩游戲，我們只需要告訴電腦我們要玩什麼游戲，電腦就會打開這個游戲，我們並不需要關心游戲是怎麼運作的。
我們可以在以下的代碼中進行相應的說明。

我們首先創建一個游戲總類介面，包含一個玩游戲的方法；然後再由各自的游戲類繼承該類並實現該類的方法，最後在創建一個工程類根據不同的游戲進行創建對象。
那麼實現的代碼如下：

代碼示例：


    private static final String LOL="LOL"; 
    private static final String DNF="DNF"; 
    
    public static void main(String[] args) {
        Game game= ComputerFactory.playGame(LOL);
        Game game2= ComputerFactory.playGame(DNF);
        game.play();
        game2.play();
    }
}

interface Game{
    void play();
}

class LOL implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩LOL...");
    }   
}

class DNF implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩DNF...");
    }   
}


class ComputerFactory{
    private static final String LOL="LOL"; 
    private static final String DNF="DNF"; 
     public static Game playGame(String game){
         if(LOL.equalsIgnoreCase(game)){
             return new LOL();
         }else if(DNF.equalsIgnoreCase(game)){
             return new DNF();
         }
         return null;
     }

輸出結果：

正在玩LOL...
正在玩DNF...

我們在使用簡單工廠模式進行實現該功能之後，會發現我們將游戲類的實例化放到了工廠類中實現，隱藏了對象創建的細節，並且不需要知道是怎麼玩的，只需要知道調用該工廠類就行了。而且方便切換，因為只需更改工廠類傳遞的類型值就行了。
但是我們也發現一個問題，如果我們需要新增一個游戲類，那麼需要新定義一個介面，然後還要在工廠類中添加一個判斷分支，如果少量的話還好，但是大量的話就比較麻煩了，並且這也違背了開放-封閉原則。

工廠方法模式

工廠方法模式是 Java 中最常用的設計模式之一，屬於創建型模式。定義一個創建對象的介面，讓其子類自己決定實例化哪一個工廠類，工廠模式使其創建過程延遲到子類進行。

在簡單工廠模式中，我們發現在添加子類的時候，相應的也需要在工廠類中添加一個判斷分支，是違背了開放-封閉原則的。而工廠方法模式就是主要解決這個問題的。

這裡還是用上述的玩游戲示例，只不過這裡每個游戲都是由各自的游戲工廠類實現。主要區別就是由一個工廠類變成了多個了，降低了耦合度。如果新增一個游戲類，相應的也只需在新增一個工廠類而已，並且完美的遵循了開放-封閉原則。

將上述代碼更改之後，相應的代碼實現如下：

代碼示例：

    private static final String LOL="LOL"; 
    private static final String DNF="DNF"; 
    private static final String WOW="WOW"; 

    public static void main(String[] args) {

        Game game3=new LOLFactory().playGame(LOL);
        Game game4=new DNFFactory().playGame(DNF);
        Game game5=new WOWFactory().playGame(WOW);
        game3.play();
        game4.play();
        game5.play();       
    }
    
interface Game{
    void play();
}


class LOL implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩LOL...");
    }   
}

class DNF implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩DNF...");
    }   
}

class WOW  implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩WOW...");
    }   
}


interface ComputerFactory2{
    Game playGame(String game);
}

class LOLFactory implements ComputerFactory2{
    @Override
    public Game playGame(String game) {
        return new LOL();
    }
}

class DNFFactory implements ComputerFactory2{
    @Override
    public Game playGame(String game) {
        return new DNF();
    }
}

class WOWFactory implements ComputerFactory2{
    @Override
    public Game playGame(String game) {
        return new WOW();
    }
}

輸出結果：

正在玩LOL...
正在玩DNF...
正在玩WOW...

可以看到使用工廠方法模式之後，我們的代碼更加清晰了，擴展性也變高了，如果想增加一個產品，只要擴展一個工廠類就可以。但是隨之而來的是在系統中增加了複雜度，每增加一個產品時，都需要增加一個具體類和對象實現工廠類。
所以在是否使用該模式需註意。
使用該模式比較經典的使用案例是大名鼎鼎的hibernate框架在選擇資料庫方言這塊。但是如果直接簡單的new一個對象的話，則不必使用了，若使用反而會增加系統的複雜度。

抽象工廠模式

抽象工廠模式是圍繞一個超級工廠創建其他工廠。該超級工廠又稱為其他工廠的工廠。這種類型的設計模式屬於創建型模式，它提供了一種創建對象的最佳方式。也就是提供一個創建一系列相關或相互依賴對象的介面，而無需指定它們具體的類。

抽象工廠模式相比工廠方法模式來說更加複雜，也更難理解，但是更容易擴展。
抽象工廠模式就將同一類的產品子類歸為一類，讓他們繼承同一個抽象子類，然後把它們當作一組，然後再把多個組組成一個族。
打個比方，還是上述的玩游戲，我們可以把LOL和WOW當作PVP類型的游戲，也可以把DNF和WOW當作PVE類型的游戲。

那麼相應更改的代碼如下：

代碼示例：

    private static final String LOL="LOL"; 
    private static final String DNF="DNF"; 
    private static final String WOW="WOW"; 
    
    public static void main(String[] args) {

        ComputerFactory3 cf3=new PVPFactory();
        cf3.playGame().play();
        cf3.playGame2().play();
        ComputerFactory3 cf4=new PVEFactory();
        cf4.playGame().play();
        cf4.playGame2().play();         
    }       
}


interface Game{
    void play();
}


class LOL implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩LOL...");
    }   
}

class DNF implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩DNF...");
    }   
}

class WOW  implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩WOW...");
    }   
}


interface ComputerFactory3{
     Game playGame();
     Game playGame2();
}

class PVPFactory implements ComputerFactory3{

    @Override
    public Game playGame() {
        return new LOL();
    }

    @Override
    public Game playGame2() {
        return new WOW();
    }   
}

class PVEFactory implements ComputerFactory3{

    @Override
    public Game playGame() {
        return new DNF();
    }

    @Override
    public Game playGame2() {
        return new WOW();
    }
    
}

輸出結果：

正在玩LOL...
正在玩WOW...
正在玩DNF...
正在玩WOW...

在抽象工廠模式中，可以在不需要知道產品是怎麼樣的，只需知道是哪個工廠類就行了。我們也可以根據子類的共同的特性而將它們設計在一起，組成一個相同類型組，可以很方便的直接調用。但是相對的，產品族比較難以擴展，增加一個產品，需要增加相應的介面和實現類。例如某個品牌的手機，有不同系列，每個系列有不同的型號，如果只是增加型號的話，比較容易，但是相對的，增加某個系列就比較麻煩了。
所以我們在使用抽象工廠模式，也需要相應的結合實際場景來使用。

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作者：虛無境
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