设计模式之工厂三兄弟

特特 • 2023-01-02 • 云技术社区 • 271 阅读

1. 简单工厂模式

1.1 定义

简单工厂模式(Simple Factory Pattern)：又称为静态工厂方法(Static Factory Method)模式，它属于类创建型模式。在简单工厂模式中，可以根据参数的不同返回不同类的实例。简单工厂模式专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。

1.2 结构

Product: 抽象产品角色

抽象产品角色是所有产品的父类，提供产品的公共行为

ConcreteProduct：具体产品角色

具体产品角色是创建目标，所有创建的对象的实例

Factory: 工厂角色

工厂角色负责创建所有对象

1.3 场景案例

通过简单工厂模式实现一个计算器的程序，需要完成两个数字的加减乘除操作

计算器设计类图：

实现代码：

design_mode/src/main/java/com/nongminggong/factory/simple at liuyu · constantRAIN/design_mode

客户端调用代码

public class OperationClient {

	public static void main(String[] args) {
		OperationNumber operationNumber = new OperationNumber(10, 5);
		// 加法
		Operation operationAdd = OperationFactory.createOperation("+");
		double addResult = operationAdd.operate(operationNumber);
		System.out.println("加法结果" + addResult);
		// 减法
		Operation operationSub = OperationFactory.createOperation("-");
		double subResult = operationSub.operate(operationNumber);
		System.out.println("减法结果" + subResult);
		// 乘法
		Operation operationMul = OperationFactory.createOperation("*");
		double mulResult = operationMul.operate(operationNumber);
		System.out.println("乘法结果" + mulResult);
		// 除法
		Operation operationDiv = OperationFactory.createOperation("/");
		double divResult = operationDiv.operate(operationNumber);
		System.out.println("除法结果" + divResult);
	}
}

执行结果：

1.4 优缺点

优点：

工厂类包含了必要的判断逻辑，可以根据传入的参数来创建对象
将业务逻辑对调用方进行隐藏，调用方不用关系具体的实现
相对提高了代码的扩展性、复用性以及可维护性(例如新增一个类型，只需要创建新的类，然后工厂实现对象的创建即可，不会对已存在的功能造成影响)
具体运算类遵循了开闭原则

缺点：

因为工厂类只有一个，如果出现问题，整个系统将收到影响
增加了类的个数，在一定程度上提升了系统的复杂度
系统扩展困难，一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑，在产品类型较多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展和维护
工厂类违背了开闭原则

1.5 使用场景

工厂类复杂创建的对象比较少
客户端不关心对象创建，不关心功能实现细节，只需要知道对象创建的类型

2. 工厂方法模式

2.1 定义

工厂方法模式(Factory Methon Pattern) 又称工厂模式，也叫虚拟构造器(Virtual Constructor)模式或者多态工厂(Polymorphic Factory)模式，它属于创建型模式。在工厂方法模式中，工厂父类负责定义创建产品对象的工接口，而工厂子类则负责生成具体的产品对象，这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成，即通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品

2.2 结构

Product: 抽象产品
ConcreteProduct：具体产品
Factory：抽象工厂
ConcreteFactory：具体工厂

2.3 场景案例

通过工厂方法模式实现一个计算器的程序，需要完成两个数字的加减乘除操作

计算器设计类图：

实现代码：

design_mode/src/main/java/com/nongminggong/factory/method at liuyu · constantRAIN/design_mode

客服端调用代码：

public class OperationClient {

	public static void main(String[] args) {
		OperationNumber operationNumber = new OperationNumber(10, 5);
		// 加法
		OperationFactory operationAddFactory = new OperationAddFactory();
		Operation operationAdd = operationAddFactory.createOperation();
		double addResult = operationAdd.operate(operationNumber);
		System.out.println("加法结果" + addResult);
		// 减法
		OperationFactory operationSubFactory = new OperationSubFactory();
		Operation operationSub = operationSubFactory.createOperation();
		double subResult = operationSub.operate(operationNumber);
		System.out.println("减法结果" + subResult);
		// 乘法
		OperationFactory operationMulFactory = new OperationMulFactory();
		Operation operationMul = operationMulFactory.createOperation();
		double mulResult = operationMul.operate(operationNumber);
		System.out.println("乘法结果" + mulResult);
		// 除法
		OperationFactory operationDivFactory = new OperationDivFactory();
		Operation operationDiv = operationDivFactory.createOperation();
		double divResult = operationDiv.operate(operationNumber);
		System.out.println("除法结果" + divResult);
	}
}

执行结果：

2.4 优缺点

优点：

包括简单工厂的所有优点
遵循了开闭原则

缺点：

增加了类的个数，在一定程度上提升了系统的复杂度
客服端在使用的时候需要指定对应的工厂才能完成对象的创建

2.5 使用场景

工厂方法模式是简单工厂的一种推广和抽象，提高了工厂的扩展性

客服端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体工厂就会完成具体的实例创建
对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里式替换原则原则，在程序运行是，子类对象覆盖父类对象，从而是的系统更容易扩展

3. 抽象工厂模式

3.1 定义

抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern): 提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定他们具体的类。抽象工厂模式又称为Kit模式，属于对象创建型模式

3.2 结构

Factory: 抽象工厂

ConcreteFactory：具体工厂

Product和Product2：抽象产品

ConcreteProdcut1和ConcreteProduct2：具体产品

3.3 场景案例

通过sqlServer和Access完成创建用户、查询用户和创建员工、查询员工的功能

场景类图：

实现代码：

design_mode/src/main/java/com/nongminggong/factory/abstracts at liuyu · constantRAIN/design_mode

客户端代码：

public class OperationClient {
	public static void main(String[] args) {
		AbstractFactory sqlServerFactory = new SqlServerFactory();
		UserService sqlServerUser = sqlServerFactory.createUser();
		sqlServerUser.insert(new User());
		sqlServerUser.getUser();

		DepartmentService sqlServerDepartment = sqlServerFactory.createDepartment();
		sqlServerDepartment.insert(new Department());
		sqlServerDepartment.getDepartment();

		AbstractFactory accessFactory = new AccessFactory();
		UserService accessUser = accessFactory.createUser();
		accessUser.insert(new User());
		accessUser.getUser();

		DepartmentService accessDepartment = accessFactory.createDepartment();
		accessDepartment.insert(new Department());
		accessDepartment.getDepartment();
	}
}

执行结果：

3.4 优缺点

优点：

抽象工厂模式隔离了具体类的生成，使得客户并不需要知道什么被创建。由于这种隔离，更换一个具体工厂就变得相对容易。所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的那些公共接口，因此只需改变具体工厂的实例，就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。另外，应用抽象工厂模式可以实现高内聚低耦合的设计目的，因此抽象工厂模式得到了广泛的应用。
当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。这对一些需要根据当前环境来决定其行为的软件系统来说，是一种非常实用的设计模式。
增加新的具体工厂和产品族很方便，无须修改已有系统，符合“开闭原则”。

缺点：

在添加新的产品对象时，难以扩展抽象工厂来生产新种类的产品，这是因为在抽象工厂角色中规定了所有可能被创建的产品集合，要支持新种类的产品就意味着要对该接口进行扩展，而这将涉及到对抽象工厂角色及其所有子类的修改，显然会带来较大的不便。
开闭原则的倾斜性（增加新的工厂和产品族容易，增加新的产品等级结构麻烦）。