JAVA设计模式之工厂模式—Factory Pattern

1.工厂模式简介

工厂模式用于对象的创建，使得客户从具体的产品对象中被解耦。

2.工厂模式分类

这里以制造coffee的例子开始工厂模式设计之旅。

我们知道coffee只是一种泛举，在点购咖啡时需要指定具体的咖啡种类：美式咖啡、卡布奇诺、拿铁等等。

/**
 * 
 * 拿铁、美式咖啡、卡布奇诺等均为咖啡家族的一种产品
 * 咖啡则作为一种抽象概念
 * @author Lsj
 *
 */
public abstract class Coffee {

    /**
     * 获取coffee名称
     * @return
     */
    public abstract String getName();
    
}


/**
 * 美式咖啡
 * @author Lsj
 *
 */
public class Americano extends Coffee {

    @Override
    public String getName() {
        return "美式咖啡";
    }

}


/**
 * 卡布奇诺
 * @author Lsj
 *
 */
public class Cappuccino extends Coffee {

    @Override
    public String getName() {
        return "卡布奇诺";
    }

}


/**
 * 拿铁
 * @author Lsj
 *
 */
public class Latte extends Coffee {

    @Override
    public String getName() {
        return "拿铁";
    }

}

2.1 简单工厂

简单工厂实际不能算作一种设计模式，它引入了创建者的概念，将实例化的代码从应用代码中抽离，在创建者类的静态方法中只处理创建对象的细节，后续创建的实例如需改变，只需改造创建者类即可，

但由于使用静态方法来获取对象，使其不能在运行期间通过不同方式去动态改变创建行为，因此存在一定局限性。

/**
 * 简单工厂--用于创建不同类型的咖啡实例
 * @author Lsj
 *
 */
public class SimpleFactory {
    
    /**
     * 通过类型获取Coffee实例对象
     * @param type 咖啡类型
     * @return
     */
    public static Coffee createInstance(String type){
        if("americano".equals(type)){
            return new Americano();
        }else if("cappuccino".equals(type)){
            return new Cappuccino();
        }else if("latte".equals(type)){
            return new Latte();
        }else{
            throw new RuntimeException("type["+type+"]类型不可识别，没有匹配到可实例化的对象！");
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Coffee latte = SimpleFactory.createInstance("latte");
        System.out.println("创建的咖啡实例为:" + latte.getName());
        Coffee cappuccino = SimpleFactory.createInstance("cappuccino");
        System.out.println("创建的咖啡实例为:" + cappuccino.getName());
    }

}

2.2 工厂方法模式

定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个，工厂方法让类把实例化推迟到了子类。

场景延伸：不同地区咖啡工厂受制于环境、原料等因素的影响，制造出的咖啡种类有限。中国咖啡工厂仅能制造卡布奇诺、拿铁，而美国咖啡工厂仅能制造美式咖啡、拿铁。

/**
 * 定义一个抽象的咖啡工厂
 * @author Lsj
 */
public abstract class CoffeeFactory {
    
    /**
     * 生产可制造的咖啡
     * @return
     */
    public abstract Coffee[] createCoffee();

}


/**
 * 中国咖啡工厂
 * @author Lsj
 *
 */
public class ChinaCoffeeFactory extends CoffeeFactory {

    @Override
    public Coffee[] createCoffee() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new Coffee[]{new Cappuccino(), new Latte()};
    }

}


/**
 * 美国咖啡工厂
 * @author Lsj
 *
 */
public class AmericaCoffeeFactory extends CoffeeFactory {

    @Override
    public Coffee[] createCoffee() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new Coffee[]{new Americano(), new Latte()};
    }

}


/**
 * 工厂方法测试
 * @author Lsj
 *
 */
public class FactoryMethodTest {

    static void print(Coffee[] c){
        for (Coffee coffee : c) {
            System.out.println(coffee.getName());
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        CoffeeFactory chinaCoffeeFactory = new ChinaCoffeeFactory();
        Coffee[] chinaCoffees = chinaCoffeeFactory.createCoffee();
        System.out.println("中国咖啡工厂可以生产的咖啡有：");
        print(chinaCoffees);
        CoffeeFactory americaCoffeeFactory = new AmericaCoffeeFactory();
        Coffee[] americaCoffees = americaCoffeeFactory.createCoffee();
        System.out.println("美国咖啡工厂可以生产的咖啡有：");
        print(americaCoffees);
    }
}

2.3 抽象工厂

提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。

在上述的场景上继续延伸：咖啡工厂做大做强，引入了新的饮品种类：茶、 碳酸饮料。中国工厂只能制造咖啡和茶，美国工厂只能制造咖啡和碳酸饮料。

如果用上述工厂方法方式，除去对应的产品实体类还需要新增2个抽象工厂（茶制造工厂、碳酸饮料制造工厂），4个具体工厂实现。随着产品的增多，会导致类爆炸。

所以这里引出一个概念产品家族，在此例子中，不同的饮品就组成我们的饮品家族， 饮品家族开始承担创建者的责任，负责制造不同的产品。

/**
 * 抽象的饮料产品家族制造工厂
 * @author Lsj
 *
 */
public interface AbstractDrinksFactory {

    /**
     * 制造咖啡
     * @return
     */
    Coffee createCoffee();
    
    /**
     * 制造茶
     * @return
     */
    Tea createTea();
    
    /**
     * 制造碳酸饮料
     * @return
     */
    Sodas createSodas();
}


/**
 * 中国饮品工厂
 * 制造咖啡与茶
 * @author Lsj
 *
 */
public class ChinaDrinksFactory implements AbstractDrinksFactory {

    @Override
    public Coffee createCoffee() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new Latte();
    }

    @Override
    public Tea createTea() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new MilkTea();
    }

    @Override
    public Sodas createSodas() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return null;
    }

}


/**
 * 美国饮品制造工厂
 * 制造咖啡和碳酸饮料
 * @author Lsj
 *
 */
public class AmericaDrinksFactory implements AbstractDrinksFactory {

    @Override
    public Coffee createCoffee() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new Latte();
    }

    @Override
    public Tea createTea() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return null;
    }

    @Override
    public Sodas createSodas() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new CocaCola();
    }

}


/**
 * 抽象工厂测试类
 * @author Lsj
 *
 */
public class AbstractFactoryTest {
    
    static void print(Drink drink){
        if(drink == null){
            System.out.println("产品：--" );
        }else{
            System.out.println("产品：" + drink.getName());
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        AbstractDrinksFactory chinaDrinksFactory = new ChinaDrinksFactory();
        Coffee coffee = chinaDrinksFactory.createCoffee();
        Tea tea = chinaDrinksFactory.createTea();
        Sodas sodas = chinaDrinksFactory.createSodas();
        System.out.println("中国饮品工厂有如下产品：");
        print(coffee);
        print(tea);
        print(sodas);
        
        AbstractDrinksFactory americaDrinksFactory = new AmericaDrinksFactory();
        coffee = americaDrinksFactory.createCoffee();
        tea = americaDrinksFactory.createTea();
        sodas = americaDrinksFactory.createSodas();
        System.out.println("美国饮品工厂有如下产品：");
        print(coffee);
        print(tea);
        print(sodas);
    }

}

3.总结

简单工厂：不能算是真正意义上的设计模式，但可以将客户程序从具体类解耦。

工厂方法：使用继承，把对象的创建委托给子类，由子类来实现创建方法，可以看作是抽象工厂模式中只有单一产品的情况。

抽象工厂：使对象的创建被实现在工厂接口所暴露出来的方法中。

工厂模式可以帮助我们针对抽象/接口编程，而不是针对具体类编程，在不同的场景下按具体情况来使用。

参考书籍：

《HeadFirst 设计模式》