设计模式之工厂方法和抽象工厂
原创设计模式之工厂方法和抽象工厂
原创
全网最详细的工厂设计模式，本文主要是创建型设计模式中的工厂方法和抽象工厂，先由传统实现方式引出问题，接着对代码改进到简单工厂，后扩展到工厂方法，最后是抽象工厂模式，文中包括概念理解和相关实现代码。
读者可以拉取完整代码本地学习，实现代码均测试通过上传到码云
一、引出问题
如果有一个客户老王，需要购买产品，产品分别是A、B、C。
如果用传统方法实现，分别定义A、B、C三个类，再分别创建他们所属的方法。
在客户对象中再分别调用他们的方法。
Product ClientProduct(String orderType) {
Product product;
if (orderType.equals("A")) {
product = new ProductA();
} else if (orderType.equals("B")) {
product = new ProductB();
} else if (orderType.equals("B")) {
product = new ProductC();
}
// product制作过程
product.common();
return product;
}如果我们需要再增加一个产品D，就需要判断再增加一个分支，然后在分支里面创建产品对象，调用产品D的方法。
这样代码的维护性是极差的，查看我们的软件设计七大原则，很明显，这违反了开闭原则、依赖倒置原则.
如果又有个客户小王，那么小王也必须依赖每个产品类，这样就显得冗杂。
二、简单工厂（静态工厂）
简单工厂（静态工厂）模式就应用而生了。
如果我们将产品A、B、C抽象出来一个父类，再专门创建一个工厂类，在客户购买产品时，只需要传入产品的类型，由工厂去创建产品。
简单工厂模式中包含如下角色：
Factory：工厂角色
工厂角色负责实现创建所有实例的内部逻辑。
Product：抽象产品角色
抽象产品角色是所创建的所有对象的父类，负责描述所有实例所共有的公共接口。
ConcreteProduct：具体产品角色
具体产品角色是创建目标，所有创建的对象都充当这个角色的某个具体类的实例。
看看我们对原始实现方式后的代码。
产品抽象父类：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class Product {
public void common(){
System.out.println("这是产品父类公共方法...");
}
}产品A：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class ProductA extends Product{
public void common(){
System.out.println("这是产品A方法...");
}
}产品B：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class ProductB extends Product{
public void common(){
System.out.println("这是产品B方法...");
}
}工厂类：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class SimpleFactory {
public Product createProduct(String orderType) {
Product product = null;
if (orderType.equals("A")) {
product = new ProductA();
} else if (orderType.equals("B")) {
product = new ProductB();
} else if (orderType.equals("C")) {
product = new ProductC();
}
return product;
}
}客户老王类：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class Client {
SimpleFactory simpleFactory;
public Client(SimpleFactory simpleFactory) {
this.simpleFactory = simpleFactory;
}
public Product orderProduct(String orderType) {
Product product;
product = simpleFactory.createProduct(orderType);
//调用每个产出相应的方法
product.common();
System.out.println(product.getClass());
return product;
}
public static void main(String[] args) {
Client client=new Client(new SimpleFactory());
client.orderProduct("A");
}
}这样简单工厂模式就实现了，这样的话老王和具体的产品就很好的解耦了，也不需要老王再依赖具体产品类，依赖倒置问题就很好的解决了。
如果增加一个产品D，需要再重新定义一个D类，实现product接口，而后在工厂类中增加一个分支结构。
显而易见这样实现，缺陷依然存在：
1、工厂类集中了所有产品创建逻辑，职责过重，一旦发生异常，整个系统将受影响。 2、使用简单工厂模式将会增加系统中类的个数，在一定程序上增加了系统的复杂度和理解难度。 3、系统扩展困难，一旦增加新产品不得不修改工厂逻辑，在产品类型较多时，可能造成逻辑过于复杂。 4、简单工厂模式由于使用了静态工厂方法，造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构。
这种方法只是一种编码方式，并不输入设计模式的一种，且局限于产品种类较少。
三、工厂方法
在简单工厂中老王需要具体的产品，就在他自己的类中去创建需要的产品，老王虽然不依赖具体产品，但老王现在需要依赖工厂实现类了。
简单工厂是将产品类抽象化，具体的产品由工厂类去实现。
如果我们将工厂类也抽象化，那就引出了我们今天第一个设计模式——工厂方法。
工厂方法有四个角色：
1、抽象工厂（Abstract Factory）：提供了创建产品的接口，调用者通过它访问具体工厂的工厂方法 createProduct() 来创建产品。 2、具体工厂（ConcreteFactory）：主要是实现抽象工厂中的抽象方法，完成具体产品的创建。 3、抽象产品（Product）：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能。 4、具体产品（ConcreteProduct）：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间一一对应。
我们对简单工厂代码进行改造。
抽象产品父类、产品A类、产品B类保持不变。重点看工厂类
抽象工厂类：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public abstract class AbstractFactory {
public abstract Product createProduct(String orderType);
}具体实现工厂A类：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class ConcreteFactoryA extends AbstractFactory{
@Override
public Product createProduct(String orderType) {
System.out.println("参数为："+orderType);
return new ProductA();
}
}具体实现工厂B类：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class ConcreteFactoryB extends AbstractFactory{
@Override
public Product createProduct(String orderType) {
return new ProductB();
}
}老王类：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class Client {
AbstractFactory simpleFactory;
public Client(AbstractFactory simpleFactory) {
this.simpleFactory = simpleFactory;
}
public Product orderProduct(String orderType) {
Product product;
product = simpleFactory.createProduct(orderType);
//调用每个产出相应的方法
product.common();
System.out.println(product.getClass());
return product;
}
public static void main(String[] args) {
Client client=new Client(new ConcreteFactoryA());
client.orderProduct("A");
}
}这样的好处就在于老王只管他要关注的抽象工厂，具体是哪个工厂实现类生产产品，老王也不需要关注。
典型的解耦框架。高层模块只需要知道产品的抽象类，无须关心其他实现类，满足迪米特法则、依赖倒置原则和里氏替换原则。
缺点也是显而易见的：
- 类的个数容易过多，增加复杂度。
- 考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度。
- 抽象产品只能生产一种产品。
如果对工厂方法依然一知半解的话，接着往下看工厂方法的一个典型实现
在JDK中对工厂方法有大量的运用，其中比较典型的是
new ArrayList<>().iterator();我们知道集合的一个大分支依赖的是Collection接口，我们以ArrayList作为举例。
Collection接口相当于产品的抽象父类，ArrayList相当于具体产品。
Iterator是一个抽象工厂，在ArrayList中有一个Itr内部类实现了Iterator接口
当我们调用集合的iterator()方法遍历对象时，就会调用各自类的具体实现方法。
四、抽象工厂
有一天，产品A、B、C升级改造了，三种产品分别有红色和蓝色，如果还用工厂方法的话，那简直是个灾难，具体工厂实现类需要六个。
就引出我们今天的第二个设计模式——抽象工厂。
抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)：提供一个接口，用于创建创建一系列相关或相互依赖对象的家族，而无须指定它们具体的类。抽象工厂模式又称为Kit模式，属于对象创建型模式。
抽象工厂模式与工厂方法模式区别在于，工厂方法模式针对的是一个产品等级结构。
而抽象工厂模式则需要面对多个产品等级结构（各种颜色），一个工厂等级结构可以负责多个不同产品等级结构（不同颜色）中的产品对象的创建 。
抽象工厂依然是四个角色：
- AbstractFactory：抽象工厂
- ConcreteFactory：具体工厂
- AbstractProduct：抽象产品
- Product：具体产品 我们开始改造工厂方法代码，既然是要把产品都分成一组，那理应把产品A、B、C都抽象出来，再让工厂类去实现各个产品的不同颜色，也就是概念中的——用于创建创建一系列相关或相互依赖对象的家族。
接口看改造后的代码：
产品抽象类：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public interface Product {
public void common();
}产品抽象A家族类：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public abstract class ProductA implements Product {
public abstract void common();
}产品抽象B家族类：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public abstract class ProductB implements Product {
public abstract void common();
}具体红色产品A类：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class RedProductA extends ProductA{
@Override
public void common() {
System.out.println("这是红色的产品A");
}
}具体蓝色产品A类：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class BlueProductA extends ProductA {
@Override
public void common() {
System.out.println("这是蓝色的产品A");
}
}抽象A家族工厂类：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public interface AbstractProductFactory {
public ProductA createProduct(String orderType);
}实现A家族工厂类：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class ConcreateProductAFactory implements AbstractProductFactory{
@Override
public ProductA createProduct(String orderType) {
return new BlueProductA();
}
}老王类：
/**
* @author tcy
* @Date 28-07-2022
*/
public class Client {
ConcreateProductAFactory simpleFactory;
public Client(ConcreateProductAFactory simpleFactory) {
this.simpleFactory = simpleFactory;
}
public ProductA orderProduct(String orderType) {
ProductA product;
product = simpleFactory.createProduct(orderType);
//调用每个产出相应的方法
product.common();
System.out.println(product.getClass());
return product;
}
public static void main(String[] args) {
Client client=new Client(new ConcreateProductAFactory());
client.orderProduct("A");
}
}这样的话，每天工厂类可以把A的产品家族类（红、蓝）都实现，抽象工厂模式隔离了具体类的生成，使得老王并不需要知道什么产品被创建，从具体的产品解耦出来。
- 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。
如果要增加新产品、和新工厂很容易，如果再增加一个等级（颜色）代码修改起来就很痛苦了。
抽象工厂模式在Spring中有大量的运用。
比较典型的是，BeanFactory 是用于管理 Bean 的一个工厂，所有工厂都是 BeanFactory 的子类。这样我们可以通过 IOC 容器来管理访问 Bean，根据不同的策略调用 getBean() 方法，从而获得具体对象。
BeanFactory 的子类主要有
ClassPathXmlApplicationContext、
XmlWebApplicationContext、
StaticWebApplicationContext、
StaticApplicationContext。
在 Spring 中，DefaultListableBeanFactory 实现了所有工厂的公共逻辑。
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如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。
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