Java设计模式-工厂模式

目录

一、简单工厂模式

（一）需求

（二）使用传统的方法来完成

（三）传统方法的优缺点

（四）基本介绍

（五）使用简单工厂模式

二、工厂方法模式

（一）需求

（二）思路

（三）基本介绍

（四）工厂方法模式应用

三、抽象工厂模式

（一）基本介绍

（二）应用实例

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一、简单工厂模式

（一）需求

看一个披萨的项目：要便于披萨种类的扩展，要便于维护

1. 披萨的种类很多(比如 GreekPizz、CheesePizz 等)
2. 披萨的制作有 prepare，bake, cut, box
3. 完成披萨店订购功能。

（二）使用传统的方法来完成

1、类图

2、代码

pizza类

//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;}
}

 两种pizza

public class GreekPizza extends Pizza {@Overridepublic void prepare() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(" 给希腊披萨 准备原材料 ");}}=========================================================
public class CheesePizza extends Pizza {@Overridepublic void prepare() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(" 给制作奶酪披萨 准备原材料 ");}
}

编写OrderPizza去订购需要的各种pizza

public class OrderPizza {// 构造器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(" 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");} else {break;}//输出pizza 制作过程pizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();} while (true);}
}

客户端订购pizza

//相当于一个客户端，发出订购
public class PizzaStore {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubnew OrderPizza();}}

（三）传统方法的优缺点

1) 优点是比较好理解，简单易操作。

2) 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.

3) 比如我们这时要新增加一个 Pizza 的种类 (Pepper 披萨 ) ，我们需要做如下修改 .

4) 改进的思路分析

分析： 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 。

思路： 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， 其它有创建到 Pizza 对象的代码就不需要修改了 .-> 简单工厂模式

（四）基本介绍

1. 简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一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
2. 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)
3. 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

在简单工厂模式中，主要涉及三个角色：抽象产品、具体产品和简单工厂。

抽象产品：抽象产品可以是一个接口或抽象类，定义了产品通用的方法，有具体子类来实现

具体产品：具体产品是抽象产品的实现类，它实现了抽象产品中定义的方法

简单工厂：包含创建对象的方法，隐藏了创建对象细节。

（五）使用简单工厂模式

简单工厂模式的设计方案 : 定义一个可以实例化 Pizaa 对象的类，封装创建对象的代码。

将对象的创建逻辑封装在一个工厂类中，客户端不需要知道具体的创建细节，只需要向工厂类请求所需对象即可。

简单工厂类，封装了创建对象的方法

//简单工厂类，封装了创建对象的细节
public class SimpleFactory {//根据orderType 返回对应的Pizza 对象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;}}

orderpizza

public class OrderPizza {//定义一个简单工厂对象SimpleFactory simpleFactory;Pizza pizza = null;//构造器public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) {setFactory(simpleFactory);}public void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {String orderType = ""; //用户输入的this.simpleFactory = simpleFactory; //设置简单工厂对象do {orderType = getType(); pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderType);//输出pizzaif(pizza != null) { //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 "";}}}

客户端下单

//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~~");}}

其实工厂模式还叫静态工厂模式，也就是把创建对象的方法设置为静态方法，那就不需要创建工厂对象了，直接用类名的方式调用工厂创建对象的方法即可。

//简单工厂类，封装了创建对象的细节
public class SimpleFactory {//简单工厂模式 也叫 静态工厂模式public static Pizza createPizza(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;}}

orderpizza

public class OrderPizza2 {Pizza pizza = null;String orderType = "";// 构造器public OrderPizza2() {do {orderType = getType();pizza = SimpleFactory.createPizza2(orderType);// 输出pizzaif (pizza != null) { // 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 "";}}
}

总结：工厂封装了对象的创建过程，降低了客户端的复杂性，并且方便了产品类型的扩展和维护。

二、工厂方法模式

（一）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 或者是伦敦的奶酪 pizza 、伦敦的胡椒 pizza 。

（二）思路

思路1

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

思路2

使用工厂方法模式

（三）基本介绍

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 ：抽象工厂中定义了一个创建对象的抽象方法，由子类工厂决定要实例化的类。工厂方法模式将 对象的实例化推迟到子类

在工厂方法模式中，主要涉及三个角色：抽象产品、具体产品、简单工厂和具体工厂

抽象产品：抽象产品可以是一个接口或抽象类，定义了产品通用的方法，由具体子类来实现

具体产品：具体产品是抽象产品的实现类，它实现了抽象产品中定义的方法

抽象工厂：定义了创建产品的接口，包含一个或多个创建产品的抽象方法。

具体工厂：实现了抽象工厂接口，负责实例化具体产品。

（四）工厂方法模式应用

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 或者是伦敦的奶酪 pizza 、伦敦的胡椒 pizza

pizza类

//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;}
}

各种pizza

public class LDPepperPizza extends Pizza{@Overridepublic void prepare() {// TODO Auto-generated method stubsetName("伦敦的胡椒pizza");System.out.println(" 伦敦的胡椒pizza 准备原材料");}
}==============================================
public class LDCheesePizza extends Pizza{@Overridepublic void prepare() {// TODO Auto-generated method stubsetName("伦敦的奶酪pizza");System.out.println(" 伦敦的奶酪pizza 准备原材料");}
}==============================================
public class BJPepperPizza extends Pizza {@Overridepublic void prepare() {// TODO Auto-generated method stubsetName("北京的胡椒pizza");System.out.println(" 北京的胡椒pizza 准备原材料");}
}==============================================
public class BJCheesePizza extends Pizza {@Overridepublic void prepare() {// TODO Auto-generated method stubsetName("北京的奶酪pizza");System.out.println(" 北京的奶酪pizza 准备原材料");}}

orderpizza

public abstract class OrderPizza {//定义一个抽象方法，createPizza , 让各个工厂子类自己实现abstract Pizza createPizza(String orderType);// 构造器public OrderPizza() {Pizza pizza = null;String orderType; // 订购披萨的类型do {orderType = getType();pizza = createPizza(orderType); //抽象方法，由工厂子类完成//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 "";}}
}

public class LDOrderPizza extends OrderPizza {@OverridePizza createPizza(String orderType) {Pizza pizza = null;if(orderType.equals("cheese")) {pizza = new LDCheesePizza();} else if (orderType.equals("pepper")) {pizza = new LDPepperPizza();}// TODO Auto-generated method stubreturn pizza;}}==============================================
public class BJOrderPizza extends OrderPizza {@OverridePizza createPizza(String orderType) {Pizza pizza = null;if(orderType.equals("cheese")) {pizza = new BJCheesePizza();} else if (orderType.equals("pepper")) {pizza = new BJPepperPizza();}// TODO Auto-generated method stubreturn pizza;}}

PizzaStore 

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Pizzanew BJOrderPizza();} else {//创建伦敦口味的各种Pizzanew LDOrderPizza();}// TODO Auto-generated method stub}}

总结：当需要新增pizza类型时，只需要实现具体的产品和具体的工厂即可，而无需修改客户端的代码。

三、抽象工厂模式

（一）基本介绍

1. 抽象工厂模式：定义了一个interface用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类
2. 抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
3. 从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进(或者称为进一步的抽象)。
4. 将工厂抽象成两层，AbsFactory(抽象工厂) 和 具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇，更利于代码的维护和扩展。

 类图如下：

（二）应用实例

抽象工厂

//一个抽象工厂模式的抽象层(接口)
public interface AbsFactory {//让下面的工厂子类来 具体实现public Pizza createPizza(String orderType);
}

 工厂实现类

//这是工厂子类
public class BJFactory implements AbsFactory {@Overridepublic Pizza createPizza(String orderType) {System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");// TODO Auto-generated method stubPizza pizza = null;if(orderType.equals("cheese")) {pizza = new BJCheesePizza();} else if (orderType.equals("pepper")){pizza = new BJPepperPizza();}return pizza;}}==================================================
public class LDFactory implements AbsFactory {@Overridepublic Pizza createPizza(String orderType) {System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");Pizza pizza = null;if (orderType.equals("cheese")) {pizza = new LDCheesePizza();} else if (orderType.equals("pepper")) {pizza = new LDPepperPizza();}return pizza;}}

订购披萨的类，通过聚合的方式设置工厂

public class OrderPizza {AbsFactory factory;// 构造器public OrderPizza(AbsFactory factory) {setFactory(factory);}private void setFactory(AbsFactory factory) {Pizza pizza = null;String orderType = ""; // 用户输入this.factory = factory;do {orderType = getType();// factory 可能是北京的工厂子类，也可能是伦敦的工厂子类pizza = factory.createPizza(orderType);if (pizza != null) { // 订购okpizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();} else {System.out.println("订购失败");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 "";}}
}