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【设计模式——学习笔记（上）】23种设计模式——工厂模式Factory（原理讲解+应用场景介绍+案例介绍+Java代码实现）

2023-10-13 273
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简介： 【设计模式——学习笔记】23种设计模式——工厂模式Factory（原理讲解+应用场景介绍+案例介绍+Java代码实现）

工厂模式

需求了解

看一个披萨的项目：要便于披萨种类的扩展，要便于维护

  • 披萨的种类很多(比如 GreekPizz、CheesePizz 等)
  • 披萨的制作有 prepare（准备材料）,bake（烘焙）,cut（切割）,box（打包）
  • 完成披萨店订购功能

传统方式实现

实体类
package com.atguigu.factory.tradition.pizza;
/**
 * 将Pizza 类做成抽象
 */
public abstract class Pizza {
    /**
     * 名字
     */
    protected String name;
    /**
     * 准备原材料, 不同的披萨不一样，因此，我们做成抽象方法
     */
    public abstract void prepare();
    public void bake() {
        System.out.println(name + " baking;");
    }
    public void cut() {
        System.out.println(name + " cutting;");
    }
    //打包
    public void box() {
        System.out.println(name + " boxing;");
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

package com.atguigu.factory.tradition.pizza;
public class CheesePizza extends Pizza {
   @Override
   public void prepare() {
      // TODO Auto-generated method stub
      System.out.println(" 准备CheesePizza ");
   }
}

package com.atguigu.factory.tradition.pizza;
public class GreekPizza extends Pizza {
   @Override
   public void prepare() {
      // TODO Auto-generated method stub
      System.out.println("准备GreekPizza");
   }
}

package com.atguigu.factory.tradition.pizza;
public class PepperPizza extends Pizza {
   @Override
   public void prepare() {
      // TODO Auto-generated method stub
      System.out.println("准备PepperPizza");
   }
}

package com.atguigu.factory.tradition.pizza;
public class PepperPizza extends Pizza {
   @Override
   public void prepare() {
      // TODO Auto-generated method stub
      System.out.println("准备PepperPizza");
   }
}
订购类
pac
package com.atguigu.factory.tradition.order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import com.atguigu.factory.tradition.pizza.CheesePizza;
import com.atguigu.factory.tradition.pizza.GreekPizza;
import com.atguigu.factory.tradition.pizza.PepperPizza;
import com.atguigu.factory.tradition.pizza.Pizza;
public class OrderPizza {
   public OrderPizza() {
      Pizza pizza = null;
      String orderType; // 订购披萨的类型
      do {
         orderType = getType();
         if (orderType.equals("greek")) {
            pizza = new GreekPizza();
            pizza.setName(" greek pizza ");
         } else if (orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new CheesePizza();
            pizza.setName(" cheese pizza ");
         } else if (orderType.equals("pepper")) {
            pizza = new PepperPizza();
            pizza.setName(" pepper pizza ");
         } else {
            break;
         }
         //输出pizza 制作过程
         pizza.prepare();
         pizza.bake();
         pizza.cut();
         pizza.box();
      } while (true);
   }
   /**
    * 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
    * @return
    */
   private String getType() {
      try {
         BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
         System.out.println("input pizza type:");
         String str = strin.readLine();
         return str;
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
         return "";
      }
   }
}
客户端
package com.atguigu.factory.tradition.order;
//相当于一个客户端，发出订购
public class PizzaStore {
    public static void main(String[] args) {
        new OrderPizza();
    }
}
分析
  • 优点是比较好理解，简单易操作
  • 缺点是违反了设计模式的ocp原则，即对扩展开放，对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码
  • 比如我们这时要新增加一个Pizza的种类(Cheese披萨)，我们需要做如下修改

改进
  • 修改代码可以接受，但是如果我们在其它的地方也有创建Pizza的代码，就意味着，也需要修改，而创建pizza的代码，往往有多处
  • 把创建Pizza对象封装到一个类中，这样我们有新的Pizza种类时，只需要修改该类就可，其它有创建Pizza对象的代码就不需要修改了（简单工厂模式）

简单工厂模式

介绍
  • 简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由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
  • 简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为(代码)
  • 在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会使用到工厂模式

实现
简单工厂模式

【工厂类】

package com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.order;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.CheesePizza;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.GreekPizza;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.PepperPizza;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;
//简单工厂类
public class SimpleFactory {
    /**
     * 根据orderType 返回对应的Pizza 对象
     *
     * @param orderType
     * @return
     */
    public Pizza createPizza(String orderType) {
        Pizza pizza = null;
        System.out.println("使用简单工厂模式");
        if (orderType.equals("greek")) {
            pizza = new GreekPizza();
            pizza.setName(" 希腊披萨 ");
        } else if (orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new CheesePizza();
            pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
        } else if (orderType.equals("pepper")) {
            pizza = new PepperPizza();
            pizza.setName("胡椒披萨");
        }
        return pizza;
    }
}

【订购类】

package com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;
public class OrderPizza {
    /**
     * 定义一个简单工厂对象，这里使用的是聚合关系，如果想换成组合关系的话，直接new就行
     */
    SimpleFactory simpleFactory;
    Pizza pizza = null;
    //构造器
    public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) {
        setFactory(simpleFactory);
    }
    public void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {
        //用户需要预定什么pizza，用户输入
        String orderType = "";
        //设置简单工厂对象
        this.simpleFactory = simpleFactory;
        do {
            orderType = getType();
            pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderType);
            //输出pizza
            if (pizza != null) {
                //--if--订购成功
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            } else {
                System.out.println(" 订购披萨失败 ");
                break;
            }
        } while (true);
    }
    /**
     * 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
     *
     * @return
     */
    private String getType() {
        try {
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza type:");
            String str = strin.readLine();
            return str;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
}

【主类】

package com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.order;
//相当于一个客户端，发出订购
public class PizzaStore {
   public static void main(String[] args) {
      //使用简单工厂模式
      new OrderPizza(new SimpleFactory());
      System.out.println("~~退出程序~~");
   }
}

【运行】

input pizza type:
greek
使用简单工厂模式
 给希腊披萨 准备原材料 
 希腊披萨  baking;
 希腊披萨  cutting;
 希腊披萨  boxing;
input pizza type:
cheese
使用简单工厂模式
 给制作奶酪披萨 准备原材料 
 奶酪披萨  baking;
 奶酪披萨  cutting;
 奶酪披萨  boxing;
input pizza type:
静态工厂模式（简单工厂模式的另外一种实现方式）

【工厂类】

package com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.order;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.CheesePizza;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.GreekPizza;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.PepperPizza;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;
//简单工厂类
public class SimpleFactory {
    /**
     * 简单工厂模式 也叫 静态工厂模式（使用静态方法）
     * @param orderType
     * @return
     */
    public static Pizza createPizza2(String orderType) {
        Pizza pizza = null;
        System.out.println("使用简单工厂模式2");
        if (orderType.equals("greek")) {
            pizza = new GreekPizza();
            pizza.setName(" 希腊披萨 ");
        } else if (orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new CheesePizza();
            pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
        } else if (orderType.equals("pepper")) {
            pizza = new PepperPizza();
            pizza.setName("胡椒披萨");
        }
        return pizza;
    }
}

【订购类】

package com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;
public class OrderPizza2 {
    Pizza pizza = null;
    String orderType = "";
    public OrderPizza2() {
        do {
            orderType = getType();
            //调用静态方法，类.方法名
            pizza = SimpleFactory.createPizza2(orderType);
            if (pizza != null) {
                //--if--  订购成功
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            } else {
                System.out.println(" 订购披萨失败 ");
                break;
            }
        } while (true);
    }
    /**
     * 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
     *
     * @return
     */
    private String getType() {
        try {
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza 种类:");
            String str = strin.readLine();
            return str;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
}

【主类】

package com.atguigu.factory.simplefactory.pizzastore.order;
//相当于一个客户端，发出订购
public class PizzaStore {
   public static void main(String[] args) {
      new OrderPizza2();
   }
}

工厂方法模式

新需求

披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如 北京的奶酪pizza、北京的胡椒pizza、或者是伦敦的奶略pizza、伦敦的胡椒pizza。（即不只是有Pizza种类的区别，还有地点的区别）

【思路一】

使用简单工厂模式，创建不同的简单工厂类，比如BJPizzaSimpleFactory、LDPizzaSimpleFactory 等等，从当前这个案例来说，也是可以的，但是考虑到项目的规模，以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好（需要创建一堆类，不好管理）

【思路二】

使用工厂方法模式

介绍
  • 工厂方法模式设计方案：将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法，在不同的口味点餐子类中具体实现。
  • 工厂方法模式：定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类
实现
Pizza实现

【实体类】

package com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza;
//将Pizza 类做成抽象
public abstract class Pizza {
    protected String name; //名字
    //准备原材料, 不同的披萨不一样，因此，我们做成抽象方法
    public abstract void prepare();
    public void bake() {
        System.out.println(name + " baking;");
    }
    public void cut() {
        System.out.println(name + " cutting;");
    }
    //打包
    public void box() {
        System.out.println(name + " boxing;");
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

package com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza;
public class BJCheesePizza extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        setName("北京的奶酪pizza");
        System.out.println(" 北京的奶酪pizza 准备原材料");
    }
}

package com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza;
public class BJPepperPizza extends Pizza {
   @Override
   public void prepare() {
      setName("北京的胡椒pizza");
      System.out.println(" 北京的胡椒pizza 准备原材料");
   }
}

package com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza;
public class LDCheesePizza extends Pizza{
   @Override
   public void prepare() {
      // TODO Auto-generated method stub
      setName("伦敦的奶酪pizza");
      System.out.println(" 伦敦的奶酪pizza 准备原材料");
   }
}

package com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza;
public class LDPepperPizza extends Pizza{
   @Override
   public void prepare() {
      // TODO Auto-generated method stub
      setName("伦敦的胡椒pizza");
      System.out.println(" 伦敦的胡椒pizza 准备原材料");
   }
}

【工厂类】

package com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.order;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.Pizza;
/**
 * 抽象类
 */
public abstract class OrderPizza {
   /**
    * 定义一个抽象方法，createPizza , 让各个工厂子类自己实现
    * @param orderType
    * @return
    */
   abstract Pizza createPizza(String orderType);
   /**
    * 构造器
    */
   public OrderPizza() {
      Pizza pizza = null;
      // 订购披萨的类型
      String orderType;
      do {
         orderType = getType();
         //直接调用抽象方法，由工厂子类完成
         pizza = createPizza(orderType);
         //输出pizza 制作过程
         pizza.prepare();
         pizza.bake();
         pizza.cut();
         pizza.box();
      } while (true);
   }
   /**
    * 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
    * @return
    */
   private String getType() {
      try {
         BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
         System.out.println("input pizza 种类:");
         String str = strin.readLine();
         return str;
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
         return "";
      }
   }
}

package com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.order;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJCheesePizza;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJPepperPizza;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.LDCheesePizza;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.LDPepperPizza;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.Pizza;
/**
 * 工厂子类：伦敦工厂
 */
public class LDOrderPizza extends OrderPizza {
   @Override
   Pizza createPizza(String orderType) {
      Pizza pizza = null;
      if(orderType.equals("cheese")) {
         pizza = new LDCheesePizza();
      } else if (orderType.equals("pepper")) {
         pizza = new LDPepperPizza();
      }
      return pizza;
   }
}

package com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.order;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJCheesePizza;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJPepperPizza;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.Pizza;
/**
 * 工厂子类：北京工厂
 */
public class BJOrderPizza extends OrderPizza {
    @Override
    Pizza createPizza(String orderType) {
        Pizza pizza = null;
        if (orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new BJCheesePizza();
        } else if (orderType.equals("pepper")) {
            pizza = new BJPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }
}

package com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.order;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJCheesePizza;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.BJPepperPizza;
import com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.pizza.Pizza;
/**
 * 工厂子类：北京工厂
 */
public class BJOrderPizza extends OrderPizza {
    @Override
    Pizza createPizza(String orderType) {
        Pizza pizza = null;
        if (orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new BJCheesePizza();
        } else if (orderType.equals("pepper")) {
            pizza = new BJPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }
}

【主类】

package com.atguigu.factory.factorymethod.pizzastore.order;
public class PizzaStore {
   public static void main(String[] args) {
      String loc = "bj";
      if (loc.equals("bj")) {
         //创建北京口味的各种Pizza
         new BJOrderPizza();
      } else {
         //创建伦敦口味的各种Pizza
         new LDOrderPizza();
      }
      // TODO Auto-generated method stub
   }
}

【运行】

input pizza 种类:
cheese
 北京的奶酪pizza 准备原材料
北京的奶酪pizza baking;
北京的奶酪pizza cutting;
北京的奶酪pizza boxing;
input pizza 种类:
pepper
 北京的胡椒pizza 准备原材料
北京的胡椒pizza baking;
北京的胡椒pizza cutting;
北京的胡椒pizza boxing;
input pizza 种类:
身份证创建

【需求】

输入人的姓名，创建身份证，并提供使用功能

【框架代码】

package com.atguigu.factory.factorymethod.Sample.framework;
public abstract class Product {
    public abstract void use();
}

package com.atguigu.factory.factorymethod.Sample.framework;
public abstract class Factory {
    public abstract Product createProduct(String owner);
}

【子类代码】

package com.atguigu.factory.factorymethod.Sample.idcard;
import com.atguigu.factory.factorymethod.Sample.framework.Product;
public class IDCard extends Product {
    private String owner;
    IDCard(String owner) {
        System.out.println("制作" + owner + "的ID卡。");
        this.owner = owner;
    }
    public void use() {
        System.out.println("使用" + owner + "的ID卡。");
    }
    public String getOwner() {
        return owner;
    }
}

package com.atguigu.factory.factorymethod.Sample.idcard;
import com.atguigu.factory.factorymethod.Sample.framework.*;
public class IDCardFactory extends Factory {
    public Product createProduct(String owner) {
        return new IDCard(owner);
    }
}

【主类】
p

【运行】

制作小明的ID卡。
制作小红的ID卡。
制作小刚的ID卡。
使用小明的ID卡。
使用小红的ID卡。
使用小刚的ID卡。

【类图】

【登场角色】

  • Product(产品)
  • Creator(创建者)：负责生成 Product角色的抽象类，Creator角色对于实际负责生成实例的ConcreteCreator角色一无所知它唯一知道的就是，只要调用生成实例的方法(如上图4的factoryMethod方法)就可以生成Product的实例
  • ConcreteProduct(具体的产品)：决定具体的产品是什么，有什么用途
  • ConcreteCreator(具体的创建者)：生成具体的产品

【分析】

现在是生成身份证，如果要生成其他产品，只需要修改ConcreteProduct和ConcreteCreator即可，框架不用改变

【衍生问题】

package com.atguigu.factory.factorymethod.A2.idcard;
import com.atguigu.factory.factorymethod.A2.framework.Product;
public class IDCard extends Product {
    private String owner;
    private int serial;
    IDCard(String owner, int serial) {
        System.out.println("制作" + owner + "(" + serial + ")" + "的ID卡。");
        this.owner = owner;
        this.serial = serial;
    }
    public void use() {
        System.out.println("使用" + owner + "(" + serial + ")" + "的ID卡。");
    }
    public int getSerial() {
        return serial;
    }
}

package com.atguigu.factory.factorymethod.A2.idcard;
import com.atguigu.factory.factorymethod.A2.framework.*;
import java.util.HashMap;
public class IDCardFactory extends Factory {
    private HashMap database = new HashMap();
    private int serial = 100;
    protected synchronized Product createProduct(String owner) {
        return new IDCard(owner, serial++);
    }
    public HashMap getDatabase() {
        return database;
    }
}
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设计模式
Java
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本案例基于JBoltAI框架，展示如何快速构建Java生态中的大模型应用——智能客服系统。系统面向电商平台，具备自动回答常见问题、意图识别、多轮对话理解及复杂问题转接人工等功能。采用Spring Boot+JBoltAI架构，集成向量数据库与大模型（如文心一言或通义千问）。内容涵盖需求分析、环境搭建、代码实现（知识库管理、核心服务、REST API）、前端界面开发及部署测试全流程，助你高效掌握大模型应用开发。
啦啦啦191
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12月前
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缓存 算法 NoSQL
校招 Java 面试高频常见知识点深度解析与实战案例详细分享
《2025校招Java面试核心指南》总结了Java技术栈的最新考点，涵盖基础语法、并发编程和云原生技术三大维度： 现代Java特性：重点解析Java 17密封类、Record类型及响应式Stream API，通过电商案例演示函数式数据处理 并发革命：对比传统线程池与Java 21虚拟线程，详解Reactor模式在秒杀系统中的应用及背压机制 云原生实践：提供Spring Boot容器化部署方案，分析Spring WebFlux响应式编程和Redis Cluster缓存策略。
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12月前
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人工智能 Java API
Java 生态大模型应用开发全流程实战案例与技术路径终极对决
在Java生态中开发大模型应用，Spring AI、LangChain4j和JBoltAI是三大主流框架。本文从架构设计、核心功能、开发体验、性能扩展性、生态社区等维度对比三者特点，并结合实例分析选型建议。Spring AI适合已有Spring技术栈团队，LangChain4j灵活性强适用于学术研究，JBoltAI提供开箱即用的企业级解决方案，助力传统系统快速AI化改造。开发者可根据业务场景和技术背景选择最适合的框架。
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啦啦啦191
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11月前
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安全 Java API
Java 集合高级应用与实战技巧之高效运用方法及实战案例解析
本课程深入讲解Java集合的高级应用与实战技巧，涵盖Stream API、并行处理、Optional类、现代化Map操作、不可变集合、异步处理及高级排序等核心内容，结合丰富示例，助你掌握Java集合的高效运用，提升代码质量与开发效率。
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11月前
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安全 JavaScript Java
java Web 项目完整案例实操指南包含从搭建到部署的详细步骤及热门长尾关键词解析的实操指南
本项目为一个完整的JavaWeb应用案例，采用Spring Boot 3、Vue 3、MySQL、Redis等最新技术栈，涵盖前后端分离架构设计、RESTful API开发、JWT安全认证、Docker容器化部署等内容，适合掌握企业级Web项目全流程开发与部署。
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flzjkl
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设计模式 Java 数据库连接
【设计模式】【创建型模式】工厂方法模式(Factory Methods)
一、入门 什么是工厂方法模式？ 工厂方法模式（Factory Method Pattern）是一种创建型设计模式，它定义了一个用于创建对象的接口，但由子类决定实例化哪个类。工厂方法模式使类的实例化延迟
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pickstar-33775
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设计模式 负载均衡 监控
并发设计模式实战系列(2)：领导者/追随者模式
🌟 ​大家好，我是摘星！​ 🌟今天为大家带来的是并发设计模式实战系列，第二章领导者/追随者（Leader/Followers）模式，废话不多说直接开始~
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设计模式 监控 Java
并发设计模式实战系列(1)：半同步/半异步模式
🌟 ​大家好，我是摘星！​ 🌟今天为大家带来的是并发设计模式实战系列，第一章半同步/半异步（Half-Sync/Half-Async）模式，废话不多说直接开始~
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设计模式 安全 Java
并发设计模式实战系列(12)：不变模式（Immutable Object）
🌟 大家好，我是摘星！🌟今天为大家带来的是并发设计模式实战系列，第十二章，废话不多说直接开始~
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划雨悦潭之赋
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设计模式 前端开发 搜索推荐
前端必须掌握的设计模式——模板模式
模板模式（Template Pattern）是一种行为型设计模式，父类定义固定流程和步骤顺序，子类通过继承并重写特定方法实现具体步骤。适用于具有固定结构或流程的场景，如组装汽车、包装礼物等。举例来说，公司年会节目征集时，蜘蛛侠定义了歌曲的四个步骤：前奏、主歌、副歌、结尾。金刚狼和绿巨人根据此模板设计各自的表演内容。通过抽象类定义通用逻辑，子类实现个性化行为，从而减少重复代码。模板模式还支持钩子方法，允许跳过某些步骤，增加灵活性。
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