Java简单工厂和工厂方法模式详细解析

简单工厂模式

简单工厂模式（Simple Factory Pattern）属于类的创新型模式，又叫静态工厂方法模式（Static FactoryMethod Pattern）,是通过专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。

简单工厂模式的UML图：

简单工厂模式中包含的角色及其相应的职责如下：

• 工厂角色（Creator）：这是简单工厂模式的核心，由它负责创建所有的类的内部逻辑。当然工厂类必须能够被外界调用，创建所需要的产品对象。
• 抽象（Product）产品角色：简单工厂模式所创建的所有对象的父类，注意，这里的父类可以是接口也可以是抽象类，它负责描述所有实例所共有的公共接口。
• 具体产品（Concrete Product）角色：简单工厂所创建的具体实例对象，这些具体的产品往往都拥有共同的父类。

简单工厂模式深入分析

简单工厂模式解决的问题是如何去实例化一个合适的对象。

简单工厂模式的核心思想就是：有一个专门的类来负责创建实例的过程。

具体来说，把产品看着是一系列的类的集合，这些类是由某个抽象类或者接口派生出来的一个对象树。而工厂类用来产生一个合适的对象来满足客户的要求。

如果简单工厂模式所涉及到的具体产品之间没有共同的逻辑，那么我们就可以使用接口来扮演抽象产品的角色；如果具体产品之间有功能的逻辑或，我们就必须把这些共同的东西提取出来，放在一个抽象类中，然后让具体产品继承抽象类。为实现更好复用的目的，共同的东西总是应该抽象出来的。

在实际的的使用中，抽闲产品和具体产品之间往往是多层次的产品结构，如下图所示：

简单工厂模式使用场景分析及代码实现

GG请自己的女朋友和众多美女吃饭，但是GG自己是不会做饭的或者做的饭很不好，这说明GG不用自己去创建各种食物的对象；各个美女都有各自的爱好，到麦当劳后她们喜欢吃什么直接去点就行了，麦当劳就是生产各种食物的工厂，这时候GG不用自己动手，也可以请这么多美女吃饭，所要做的就是买单O(∩_∩)O哈哈~,其UML图如下所示：

实现代码

新建立一个食物的接口：

/*
 * 产品的抽象接口
 */
public interface Food {
    //获得相应的食物
    public void get();
}

接下来建立具体的产品：麦香鸡和薯条

/*
 * 麦香鸡对抽象产品接口的实现
 */
public class McChicken implements Food{
    /*
     * 获取一份麦香鸡
     */
    public void get(){
        System.out.println("我要一份麦香鸡");
    }
}

/*
 * 薯条对抽象产品接口的实现
 */
public class Chips implements Food{
    /*
     * 获取一份薯条
     */
    public void get(){
        System.out.println("我要一份薯条");
    }
}

现在建立一个食物加工工厂：

public class FoodFactory {
    public static Food getFood(String type) throws Exception {
        if(type.equalsIgnoreCase("mcchicken")) {
            return McChicken.class.newInstance();
        } else if(type.equalsIgnoreCase("chips")) {
            return Chips.class.newInstance();
        } else {
            System.out.println("哎呀！找不到相应的实例化类啦！");
            return null;
        }
    }
}

最后测试：

public class SimpleFactoryTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //实例化各种食物
        Food mcChicken = FoodFactory.getFood("mcChicken");
        Food chips = FoodFactory.getFood("chips");
        Food eggs = FoodFactory.getFood("eggs");
        //获取食物
        if(mcChicken!=null){
            mcChicken.get();
        }
        if(chips!=null){
            chips.get();
        }
        if(eggs!=null){
            eggs.get();
        }
    }
}

简单工厂模式的优缺点分析

• 优点：工厂类是整个模式的关键所在。它包含必要的判断逻辑，能够根据外界给定的信息，决定究竟应该创建哪个具体类的对象。用户在使用时可以直接根据工厂类去创建所需的实例，而无需了解这些对象是如何创建以及如何组织的。有利于整个软件体系结构的优化。
• 缺点：由于工厂类集中了所有实例的创建逻辑，这就直接导致一旦这个工厂出了问题，所有的客户端都会受到牵连；而且由于简单工厂模式的产品室基于一个共同的抽象类或者接口，这样一来，但产品的种类增加的时候，即有不同的产品接口或者抽象类的时候，工厂类就需要判断何时创建何种种类的产品，这就和创建何种种类产品的产品相互混淆在了一起，违背了单一职责，导致系统丧失灵活性和可维护性。而且更重要的是，简单工厂模式违背了“开放封闭原则”，就是违背了“系统对扩展开放，对修改关闭”的原则，因为当我新增加一个产品的时候必须修改工厂类，相应的工厂类就需要重新编译一遍。
• 总结一下：简单工厂模式分离产品的创建者和消费者，有利于软件系统结构的优化；但是由于一切逻辑都集中在一个工厂类中，导致了没有很高的内聚性，同时也违背了“开放封闭原则”。另外，简单工厂模式的方法一般都是静态的，而静态工厂方法是无法让子类继承的，因此，简单工厂模式无法形成基于基类的继承树结构。

简单工厂模式的实际应用

作为一个最基本和最简单的设计模式，简单工厂模式却有很非常广泛的应用，我们这里以Java中的JDBC操作数据库为例来说明。

JDBC是SUN公司提供的一套数据库编程接口API，它利用Java语言提供简单、一致的方式来访问各种关系型数据库。Java程序通过JDBC可以执行SQL语句，对获取的数据进行处理，并将变化了的数据存回数据库，因此，JDBC是Java应用程序与各种关系数据进行对话的一种机制。用JDBC进行数据库访问时，要使用数据库厂商提供的驱动程序接口与数据库管理系统进行数据交互。

客户端要使用使用数据时，只需要和工厂进行交互即可，这就导致操作步骤得到极大的简化，操作步骤按照顺序依次为：注册并加载数据库驱动，一般使用Class.forName();创建与数据库的链接Connection对象；创建SQL语句对象preparedStatement(sql)；提交SQL语句，根据实际情况使用executeQuery()或者executeUpdate()；显示相应的结果；关闭数据库。

工厂方法模式

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类，工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

代码示例

interface IProduct {  
    public void productMethod();  
}  
  
class Product implements IProduct {  
    public void productMethod() {  
        System.out.println("产品");  
    }  
}  
  
interface IFactory {  
    public IProduct createProduct();  
}  
  
class Factory implements IFactory {  
    public IProduct createProduct() {  
        return new Product();  
    }  
}  
  
public class Client {  
    public static void main(String[] args) {  
        IFactory factory = new Factory();  
        IProduct prodect = factory.createProduct();  
        prodect.productMethod();  
    }  
}  

工厂模式：

首先需要说一下工厂模式。

工厂模式根据抽象程度的不同分为三种：简单工厂模式（也叫静态工厂模式）、本文所讲述的工厂方法模式、以及抽象工厂模式。工厂模式是编程中经常用到的一种模式。

它的主要优点有：

• 可以使代码结构清晰，有效地封装变化。在编程中，产品类的实例化有时候是比较复杂和多变的，通过工厂模式，将产品的实例化封装起来，使得调用者根本无需关心产品的实例化过程，只需依赖工厂即可得到自己想要的产品。
• 对调用者屏蔽具体的产品类。如果使用工厂模式，调用者只关心产品的接口就可以了，至于具体的实现，调用者根本无需关心。即使变更了具体的实现，对调用者来说没有任何影响。
• 降低耦合度。产品类的实例化通常来说是很复杂的，它需要依赖很多的类，而这些类对于调用者来说根本无需知道，如果使用了工厂方法，我们需要做的仅仅是实例化好产品类，然后交给调用者使用。对调用者来说，产品所依赖的类都是透明的。

工厂方法模式：

通过工厂方法模式的类图可以看到，工厂方法模式有四个要素：

• 工厂接口。工厂接口是工厂方法模式的核心，与调用者直接交互用来提供产品。在实际编程中，有时候也会使用一个抽象类来作为与调用者交互的接口，其本质上是一样的。
• 工厂实现。在编程中，工厂实现决定如何实例化产品，是实现扩展的途径，需要有多少种产品，就需要有多少个具体的工厂实现。
• 产品接口。产品接口的主要目的是定义产品的规范，所有的产品实现都必须遵循产品接口定义的规范。产品接口是调用者最为关心的，产品接口定义的优劣直接决定了调用者代码的稳定性。同样，产品接口也可以用抽象类来代替，但要注意最好不要违反里氏替换原则。
• 产品实现。实现产品接口的具体类，决定了产品在客户端中的具体行为。

前文提到的简单工厂模式跟工厂方法模式极为相似，区别是：简单工厂只有三个要素，他没有工厂接口，并且得到产品的方法一般是静态的。因为没有工厂接口，所以在工厂实现的扩展性方面稍弱，可以算所工厂方法模式的简化版，关于简单工厂模式，在此一笔带过。

适用场景

不管是简单工厂模式，工厂方法模式还是抽象工厂模式，他们具有类似的特性，所以他们的适用场景也是类似的。

首先，作为一种创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象，特别是只需要通过new就可以完成创建的对象，无需使用工厂模式。如果使用工厂模式，就需要引入一个工厂类，会增加系统的复杂度。

其次，工厂模式是一种典型的解耦模式，迪米特法则在工厂模式中表现的尤为明显。假如调用者自己组装产品需要增加依赖关系时，可以考虑使用工厂模式。将会大大降低对象之间的耦合度。

再次，由于工厂模式是依靠抽象架构的，它把实例化产品的任务交由实现类完成，扩展性比较好。也就是说，当需要系统有比较好的扩展性时，可以考虑工厂模式，不同的产品用不同的实现工厂来组装。

典型应用

要说明工厂模式的优点，可能没有比组装汽车更合适的例子了。场景是这样的：汽车由发动机、轮、底盘组成，现在需要组装一辆车交给调用者。假如不使用工厂模式，代码如下：

class Engine {  
    public void getStyle(){  
        System.out.println("这是汽车的发动机");  
    }  
}  
class Underpan {  
    public void getStyle(){  
        System.out.println("这是汽车的底盘");  
    }  
}  
class Wheel {  
    public void getStyle(){  
        System.out.println("这是汽车的轮胎");  
    }  
}  
public class Client {  
    public static void main(String[] args) {  
        Engine engine = new Engine();  
        Underpan underpan = new Underpan();  
        Wheel wheel = new Wheel();  
        ICar car = new Car(underpan, wheel, engine);  
        car.show();  
    }  
}  

可以看到，调用者为了组装汽车还需要另外实例化发动机、底盘和轮胎，而这些汽车的组件是与调用者无关的，耦合度太高。并且非常不利于扩展。另外，本例中发动机、底盘和轮胎还是比较具体的，在实际应用中，可能这些产品的组件也都是抽象的，调用者根本不知道怎样组装产品。假如使用工厂方法的话，整个架构就显得清晰了许多。

interface IFactory {  
    public ICar createCar();  
}  
class Factory implements IFactory {  
    public ICar createCar() {  
        Engine engine = new Engine();  
        Underpan underpan = new Underpan();  
        Wheel wheel = new Wheel();  
        ICar car = new Car(underpan, wheel, engine);  
        return car;  
    }  
}  
public class Client {  
    public static void main(String[] args) {  
        IFactory factory = new Factory();  
        ICar car = factory.createCar();  
        car.show();  
    }  
}  

使用工厂方法后，调用端的耦合度大大降低了。

并且对于工厂来说，是可以扩展的，以后如果想组装其他的汽车，只需要再增加一个工厂类的实现就可以。

无论是灵活性还是稳定性都得到了极大的提高。

到此这篇关于Java简单工厂和工厂方法模式详细解析的文章就介绍到这了,更多相关Java工厂方法模式内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！