设计模式（二）工厂模式

文章目录

工厂模式简介
简单工厂（Simple Factory）
- 结构
- 具体实现
- 优缺点
工厂方法（Factory Method）
- 结构
- 具体实现
- 优缺点
抽象工厂（Abstract Factory）
- 结构
- 具体实现
- 优缺点

工厂模式简介

工厂模式是一种创建型模式，主要有三种：简单工厂（Simple Factory）、工厂方法（Factory Method）、抽象工厂（Abstract Factory）。

整个博客例子：设计一个咖啡点餐系统：设计一个咖啡类（Coffee），并定义两个子类，美式咖啡（AmericanCoffee）和拿铁咖啡（LatteCoffee），在设计一个咖啡店类（CoffeeStore），咖啡店具有点咖啡的功能。

简单工厂（Simple Factory）

结构

抽象产品：例如Abstract Class Coffee
具体产品：例如American Coffee
具体工厂: CoffeeSimpleFactory

具体实现

根据定义，为Coffee添加一个Coffee简单工厂类CoffeeSimpleFactory用于Coffee的生产，在CoffeeStore中先创建CoffeeSimpleFactory对象，然后根据该对象进行咖啡创建。

UML类图
咖啡抽象类

package com.xxliao.pattern.creational.factory.simple_factory.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 咖啡类
 * @date 2024/5/23 22:02
 */
public abstract class Coffee {

    private String name;

    public abstract String getName();
}

美式咖啡类（继承Coffee类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.simple_factory.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 美式咖啡
 * @date 2024/5/23 22:04
 */

public class AmericanCoffee extends Coffee {
    
    private String name = "AmericanCoffee";

    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }
}

拿铁咖啡类（继承Coffee类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.simple_factory.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 拿铁咖啡
 * @date 2024/5/23 22:05
 */
public class LatteCoffee extends Coffee{

    private String name = "LatteCoffee";

    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }
}

咖啡工厂类

package com.xxliao.pattern.creational.factory.simple_factory.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 咖啡简单工厂类
 * @date 2024/5/23 22:07
 */
public class CoffeeSimpleFactory {

    /**
     * @description  生产咖啡
     * @author  xxliao
     * @date  2024/5/23 22:07
     */
    public Coffee createCoffee(String type){
        Coffee coffee = null;
        switch (type) {
            case "american":
                coffee = new AmericanCoffee();
                break;
            case "lattee":
                coffee = new LatteCoffee();
                break;
            default:
                break;
        }
        return coffee;
    }
}

咖啡店类

package com.xxliao.pattern.creational.factory.simple_factory.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 咖啡店类
 * @date 2024/5/23 22:10
 */
public class CoffeeStore {

    /**
     * @description  咖啡点餐
     * @author  xxliao
     * @date  2024/5/23 22:12
     */
    public Coffee orderCoffee(String type) {
        // 创建简单工厂对象
        CoffeeSimpleFactory coffeeSimpleFactory = new CoffeeSimpleFactory();
        return coffeeSimpleFactory.createCoffee(type);
    }
}

测试类

package com.xxliao.pattern.creational.factory.simple_factory;

import com.xxliao.pattern.creational.factory.simple_factory.demo.Coffee;
import com.xxliao.pattern.creational.factory.simple_factory.demo.CoffeeStore;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 工厂设计模式-简单工厂模式-测试客户端
 * @date 2024/5/23 22:00
 */
public class SimpleFactoryClient {

    public static void main(String[] args) {
        CoffeeStore coffeeStore = new CoffeeStore();
        Coffee coffee = coffeeStore.orderCoffee("american");
        System.out.println(coffee.getName());
    }
}

优缺点

优点：封装了创建对象的过程，可以根据参数等直接获取对象，将对象的创建和业务逻辑层分开，易于扩展。
缺点：当Coffee种类增加时候CoffeeSimpleFactory的createCoffee方法需要修改，违背了开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）

工厂方法（Factory Method）

根据简单工厂的工厂类方法扩展时需要修改代码的缺点，可以使用工厂方法模式解决。定义一个抽象工厂，为每个对象创建一个具体产品类工厂，对象的创建在工厂子类中进行。

结构

1.抽象工厂(abstract factory): 提供创建产品的接口，调用者通过它访问具体工厂的工厂方法类创建产品。
2.具体工厂（Concrete factory）: 实现抽象工厂的具体类，完成具体产品的创建。
3.抽象产品: 例如：Coffee。
4.具体产品：例如：AmericanCoffee。

具体实现

UML图
咖啡类（抽象产品类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.factory_method.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 咖啡类
 * @date 2024/5/23 22:02
 */
public abstract class Coffee {

    private String name;

    public abstract String getName();
}

美式咖啡类（具体产品类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.factory_method.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 美式咖啡
 * @date 2024/5/23 22:04
 */
public class AmericanCoffee extends Coffee {
    
    private String name = "AmericanCoffee";

    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }
}

拿铁咖啡（具体产品类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.factory_method.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 拿铁咖啡
 * @date 2024/5/23 22:05
 */
public class LatteCoffee extends Coffee {
    private String name = "LatteCoffee";

    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }
}

咖啡抽象工厂类

package com.xxliao.pattern.creational.factory.factory_method.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 咖啡的抽象工厂类
 * @date 2024/5/23 22:29
 */

public interface CoffeeFactory {

    public Coffee createCoffee();
}

美式咖啡工厂类（具体工厂类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.factory_method.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 美式咖啡工厂类
 * @date 2024/5/23 22:07
 */
public class AmericanCoffeeFactory implements CoffeeFactory{

    /**
     * @description  生产咖啡
     * @author  xxliao
     * @date  2024/5/23 22:07
     */
    public Coffee createCoffee(){

        return new AmericanCoffee();
    }
}

拿铁工厂类（具体工厂类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.factory_method.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 拿铁咖啡工厂类
 * @date 2024/5/23 22:07
 */
public class LatteCoffeeFactory implements CoffeeFactory{

    /**
     * @description  生产咖啡
     * @author  xxliao
     * @date  2024/5/23 22:07
     */
    public Coffee createCoffee(){

        return new LatteCoffee();
    }
}

咖啡店类

package com.xxliao.pattern.creational.factory.factory_method.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 咖啡店类
 * @date 2024/5/23 22:10
 */

public class CoffeeStore {

   private CoffeeFactory coffeeFactory;

   public CoffeeStore(CoffeeFactory coffeeFactory) {
       this.coffeeFactory = coffeeFactory;
   }

    /**
     * @description  咖啡点餐
     * @author  xxliao
     * @date  2024/5/23 22:12
     */
    public Coffee orderCoffee() {
       return coffeeFactory.createCoffee();
    }
}

测试客户端

package com.xxliao.pattern.creational.factory.factory_method;

import com.xxliao.pattern.creational.factory.factory_method.demo.AmericanCoffeeFactory;
import com.xxliao.pattern.creational.factory.factory_method.demo.Coffee;
import com.xxliao.pattern.creational.factory.factory_method.demo.CoffeeStore;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 工厂设计模式-工厂方法 - 测试客户端
 * @date 2024/5/23 22:19
 */

public class FactoryMethod {

    public static void main(String[] args) {
        CoffeeStore coffeeStore = new CoffeeStore(new AmericanCoffeeFactory());
        Coffee coffee = coffeeStore.orderCoffee();
        System.out.println(coffee.getName());
    }
}

优缺点

优点：封装了创建对象的具体过程，将对象创建和业务逻辑层进行分离，用户只需要知道具体的工厂就可以创建对应的对象，新增产品时，只需要添加对应产品类和具体工厂子类就行，无需其它代码进行修改。
缺点：没新增一个产品，就需要增加一个产品类以及对应的工厂类，增加了系统复杂度。

抽象工厂（Abstract Factory）

抽象工厂模式是工厂方法的升级版，工厂方法是一个产品就有一个具体的工厂类，抽象工厂是顶级抽象工厂可以生产多种产品，然后子类工厂实现类可以生产
产品一类。
例如：定义工厂定义可以生产coffee和dessert，子类AmericanDessertFacTory可以生产AmericanCoffee和AmericanDessert。

结构

1.抽象工厂(abstract factory): 提供创建产品的接口，包含多个产品的拆创建方法，可以创建多个不同维度的产品。
2.具体工厂（Concrete factory）: 实现抽象工厂的具体类，完成具体一系列产品的创建。
3.抽象产品: 例如：Coffee。
4.具体产品：例如：AmericanCoffee.

具体实现

UML图
咖啡类（抽象产品类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.abstract_factory.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 咖啡类
 * @date 2024/5/23 22:02
 */
public abstract class Coffee {

    private String name;

    public abstract String getName();
}

中国咖啡类（具体产品类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.abstract_factory.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 国产中式咖啡
 * @date 2024/5/23 22:05
 */
public class ChineseCoffee extends Coffee {

    private String name = "ChineseCoffee";

    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }
}

－美式咖啡类（具体产品类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.abstract_factory.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 美式咖啡
 * @date 2024/5/23 22:04
 */
public class AmericanCoffee extends Coffee {

    private String name = "AmericanCoffee";

    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }
}

甜品类（抽象产品类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.abstract_factory.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 甜品抽象类
 * @date 2024/5/23 23:07
 */
public abstract class Dessert {

    private String name;

    public abstract String getName();
}

中式甜品类（具体产品类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.abstract_factory.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 中式甜品
 * @date 2024/5/23 23:10
 */
public class ChineseDessert extends Dessert{

    private String name = "ChineseDessert";

    public String getName() {
        return name;
    }
}

美式甜品类（具体产品类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.abstract_factory.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 美式甜品
 * @date 2024/5/23 23:10
 */
public class AmericanDessert extends Dessert{

    private String name = "AmericanDessert";

    public String getName() {
        return name;
    }
}

烘培饮品工厂（抽象工厂类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.abstract_factory.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 烘培饮品工厂
 * @date 2024/5/23 22:29
 */
public interface DessertFactory {

    // 生产咖啡
    Coffee createCoffee();

    // 生产甜品
    Dessert createDessert();
}

中国烘培饮品工厂（具体工厂类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.abstract_factory.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 中国烘培饮品工厂
 * @date 2024/5/23 22:07
 */
public class ChineseDessertFactory implements DessertFactory {

    /**
     * @description  生产咖啡
     * @author  xxliao
     * @date  2024/5/23 22:07
     */
    public Coffee createCoffee(){

        return new ChineseCoffee();
    }

    @Override
    public Dessert createDessert() {
        return new ChineseDessert();
    }
}

美国烘培饮品工厂（具体工厂类）

package com.xxliao.pattern.creational.factory.abstract_factory.demo;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 美国烘培饮品工厂
 * @date 2024/5/23 22:07
 */
public class AmericanDessertFactory implements DessertFactory {

    /**
     * @description  生产咖啡
     * @author  xxliao
     * @date  2024/5/23 22:07
     */
    public Coffee createCoffee(){

        return new AmericanCoffee();
    }

    @Override
    public Dessert createDessert() {
        return new AmericanDessert();
    }
}

测试客户端

package com.xxliao.pattern.creational.factory.abstract_factory;

import com.xxliao.pattern.creational.factory.abstract_factory.demo.AmericanDessertFactory;
import com.xxliao.pattern.creational.factory.abstract_factory.demo.ChineseDessertFactory;
import com.xxliao.pattern.creational.factory.abstract_factory.demo.Coffee;
import com.xxliao.pattern.creational.factory.abstract_factory.demo.Dessert;

/**
 * @author xxliao
 * @description: 设计模式-工厂模式-抽象工厂模式 - 测试客户端
 * @date 2024/5/23 22:59
 */

public class AbstractFactory {

    public static void main(String[] args) {
        // 拿到工厂类
        AmericanDessertFactory americanDessertFactory = new AmericanDessertFactory();
        // 生产一系列产品
        Coffee americanCoffee = americanDessertFactory.createCoffee();
        Dessert americanDessert = americanDessertFactory.createDessert();
        System.out.println(americanDessert.getName());
        System.out.println(americanCoffee.getName());
        System.out.println("==========================================");
        // 拿到工厂类
        ChineseDessertFactory chineseDessertFactory = new ChineseDessertFactory();
        // 生产一系列产品
        Coffee chineseCoffee = chineseDessertFactory.createCoffee();
        Dessert chineseDessert = chineseDessertFactory.createDessert();
        System.out.println(chineseCoffee.getName());
        System.out.println(chineseDessert.getName());
    }
}