Java进阶篇设计模式之二 - 工厂模式

前言

在上一篇中我们学习了单例模式，介绍了单例模式创建的几种方法以及最优的方法。本篇则介绍设计模式中的工厂模式，主要分为简单工厂模式、工厂方法和抽象工厂模式。

简单工厂模式

简单工厂模式是属于创建型模式，又叫做静态工厂方法模式。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。调用只需要告诉工厂类所需要的类型，工厂类就会返回需要的产品类工厂的子类。 可以说是工厂模式中最简单的一种。

打个比方，我们在电脑经常玩游戏，我们只需要告诉电脑我们要玩什么游戏，电脑就会打开这个游戏，我们并不需要关心游戏是怎么运作的。
我们可以在以下的代码中进行相应的说明。

我们首先创建一个游戏总类接口，包含一个玩游戏的方法； 然后再由各自的游戏类继承该类并实现该类的方法，最后在创建一个工程类根据不同的游戏进行创建对象。
那么实现的代码如下：

代码示例：

class test{
    private static final String LOL="LOL"; 
    private static final String DNF="DNF"; 
    
    public static void main(String[] args) {
        Game game= ComputerFactory.playGame(LOL);
        Game game2= ComputerFactory.playGame(DNF);
        game.play();
        game2.play();
    }
}

interface Game{
    void play();
}

class LOL implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩LOL...");
    }    
}

class DNF implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩DNF...");
    }    
}


class ComputerFactory{
    private static final String LOL="LOL"; 
    private static final String DNF="DNF"; 
     public static Game playGame(String game){
         if(LOL.equalsIgnoreCase(game)){
             return new LOL();
         }else if(DNF.equalsIgnoreCase(game)){
             return new DNF();
         }
         return null;
     }

 

输出结果：

正在玩LOL...
正在玩DNF...

我们在使用简单工厂模式进行实现该功能之后，会发现我们将游戏类的实例化放到了工厂类中实现，隐藏了对象创建的细节，并且不需要知道是怎么玩的，只需要知道调用该工厂类就行了。而且方便切换，因为只需更改工厂类传递的类型值就行了。
但是我们也发现一个问题，如果我们需要新增一个游戏类，那么需要新定义一个接口，然后还要在工厂类中添加一个判断分支，如果少量的话还好，但是大量的话就比较麻烦了，并且这也违背了开放-封闭原则。

工厂方法模式

工厂方法模式是 Java 中最常用的设计模式之一，属于创建型模式。定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。

在简单工厂模式中，我们发现在添加子类的时候，相应的也需要在工厂类中添加一个判断分支，是违背了开放-封闭原则的。而工厂方法模式就是主要解决这个问题的。

这里还是用上述的玩游戏示例，只不过这里每个游戏都是由各自的游戏工厂类实现。主要区别就是由一个 工厂类变成了多个了，降低了耦合度。如果新增一个游戏类，相应的也只需在新增一个工厂类而已， 并且完美的遵循了开放-封闭原则。

将上述代码更改之后，相应的代码实现如下：

代码示例：

class test2{
　　　　private static final String LOL="LOL"; 
    private static final String DNF="DNF"; 
    private static final String WOW="WOW"; 

    public static void main(String[] args) {

        Game game3=new LOLFactory().playGame();
        Game game4=new DNFFactory().playGame();
        Game game5=new WOWFactory().playGame();
        game3.play();
        game4.play();
        game5.play();        
    }
    
interface Game{
    void play();
}


class LOL implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩LOL...");
    }    
}

class DNF implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩DNF...");
    }    
}

class WOW  implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩WOW...");
    }    
}


interface ComputerFactory2{
    Game playGame(String game);
}

class LOLFactory implements ComputerFactory2{
    @Override
    public Game playGame() {
        return new LOL();
    }
}

class DNFFactory implements ComputerFactory2{
    @Override
    public Game playGame() {
        return new DNF();
    }
}

class WOWFactory implements ComputerFactory2{
    @Override
    public Game playGame() {
        return new WOW();
    }
}

 

输出结果：

正在玩LOL...
正在玩DNF...
正在玩WOW...

可以看到使用工厂方法模式之后，我们的代码更加清晰了，扩展性也变高了，如果想增加一个产品，只要扩展一个工厂类就可以。但是随之而来的是在系统中增加了复杂度，每增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对象实现工厂类。
所以在是否使用该模式需注意。
使用该模式比较经典的使用案例是大名鼎鼎的hibernate框架在选择数据库方言这块。但是如果直接简单的new一个对象的话，则不必使用了，若使用反而会增加系统的复杂度。

抽象工厂模式

抽象工厂模式是围绕一个超级工厂创建其他工厂。该超级工厂又称为其他工厂的工厂。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。也就是提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

抽象工厂模式相比工厂方法模式来说更加复杂，也更难理解，但是更容易扩展。
抽象工厂模式就将同一类的产品子类归为一类，让他们继承同一个抽象子类，然后把它们当作一组，然后再把多个组组成一个族。
打个比方，还是上述的玩游戏，我们可以把LOL和WOW当作PVP类型的游戏，也可以把DNF和WOW当作PVE类型的游戏。

那么相应更改的代码如下：

代码示例：

class test3{
　　　　private static final String LOL="LOL"; 
    private static final String DNF="DNF"; 
    private static final String WOW="WOW"; 
    
    public static void main(String[] args) {

        ComputerFactory3 cf3=new PVPFactory();
        cf3.playGame().play();
        cf3.playGame2().play();
        ComputerFactory3 cf4=new PVEFactory();
        cf4.playGame().play();
        cf4.playGame2().play();            
    }        
}


interface Game{
    void play();
}


class LOL implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩LOL...");
    }    
}

class DNF implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩DNF...");
    }    
}

class WOW  implements Game{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正在玩WOW...");
    }    
}


interface ComputerFactory3{
     Game playGame();
     Game playGame2();
}

class PVPFactory implements ComputerFactory3{

    @Override
    public Game playGame() {
        return new LOL();
    }

    @Override
    public Game playGame2() {
        return new WOW();
    }    
}

class PVEFactory implements ComputerFactory3{

    @Override
    public Game playGame() {
        return new DNF();
    }

    @Override
    public Game playGame2() {
        return new WOW();
    }
    
}

 

输出结果：

正在玩LOL...
正在玩WOW...
正在玩DNF...
正在玩WOW...

在抽象工厂模式中，可以在不需要知道产品是怎么样的，只需知道是哪个工厂类就行了。我们也可以根据子类的共同的特性而将它们设计在一起，组成一个相同类型组，可以很方便的直接调用。但是相对的，产品族比较难以扩展，增加一个产品，需要增加相应的接口和实现类。例如某个品牌的手机，有不同系列，每个系列有不同的型号，如果只是增加型号的话，比较容易，但是相对的，增加某个系列就比较麻烦了。
所以我们在使用抽象工厂模式，也需要相应的结合实际场景来使用。