Java设计模式-工厂模式

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

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

披萨的种类很多(比如 GreekPizz、CheesePizz 等)
披萨的制作有 prepare，bake, cut, box
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 {

	@Override
	public void prepare() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println(" 给希腊披萨 准备原材料 ");
	}

}


=========================================================
public class CheesePizza extends Pizza {

	@Override
	public void prepare() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.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 stub
		new 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

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
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

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pizza
			if(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pizza
			if (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{
	@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");
	}
}

==============================================
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");
	}
}

==============================================
public class BJPepperPizza extends Pizza {
	@Override
	public void prepare() {
		// TODO Auto-generated method stub
		setName("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 {

	@Override
	public void prepare() {
		// TODO Auto-generated method stub
		setName("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 {
	@Override
	Pizza 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 stub
		return pizza;
	}

}

==============================================
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();
		}
		// TODO Auto-generated method stub
		return 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Pizza
			new BJOrderPizza();
		} else {
			//创建伦敦口味的各种Pizza
			new 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

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
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。
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)。
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 {

	@Override
	public Pizza createPizza(String orderType) {
		System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
		// TODO Auto-generated method stub
		Pizza pizza = null;
		if(orderType.equals("cheese")) {
			pizza = new BJCheesePizza();
		} else if (orderType.equals("pepper")){
			pizza = new BJPepperPizza();
		}
		return pizza;
	}

}

==================================================
public class LDFactory implements AbsFactory {

	@Override
	public 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ok
				pizza.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 "";
		}
	}
}