Java 設計模式之工廠方法模式與抽象工廠模式
一、前期回顧
上一篇《 ofollow,noindex">Java設計模式之單例模式 》詳細介紹了單例模式，介紹了單例模式的使用場景，優缺點，同時也寫了兩種常見的單例模式寫法，懶漢式單例模式和餓漢氏單例模式，當然，單例模式的寫法還有很多，比如，列舉單例模式，靜態內部類單例模式等。有興趣的可以自行查詢資料。本篇開始介紹單例模式的第二篇，工廠方法模式，以及工廠模式的升級版，抽象工廠模式。
二、工廠方法模式的定義與實踐
定義：Define an interface for creating an object,but let subclasses decide which class to instantiation.Factory Mehod lets a class defer instantiation to subclasses.翻譯過來就是，定義一個用於建立物件的介面，讓其子類決定例項化哪個類。工廠方法讓一個類的例項化延遲到其子類。
上面的定義說明好像很繞口，如果不理解沒關係，我們用個例子來說明這個定義：
//定義產品介面
public interface Iproduct {
public void doSomething();
}
//產品實現類
public class ProductA implements Iproduct {
@Override
public void doSomething() {
System.out.println("我是產品A，我可以搞事情");
}
}
//定義工廠類介面
public interface IFactory {
//建立產品工廠方法
< T extends Iproduct> T creatProduct(Class<T> clz);
}
//工廠方法實現類
public class ProductFactory implements IFactory {
@Override
public <T extends Iproduct> T creatProduct(Class<T> clz) {
Iproduct product=null;
try {
product= clz.newInstance();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
return (T) product;
}
}
//場景類
public class Client {
public static void main(String[] args) {
IFactory factory=new ProductFactory();
Iproduct product= factory.creatProduct(ProductA.class);
product.doSomething();
}
}
複製程式碼
上述例子，實現了一個簡單的工廠方法模式，定義了一個工廠介面類，然後具體的工廠方法實現了建立物件的邏輯。看到這裡，有人肯定會問，這裡要new一個工廠類的例項，和我new一個具體的物件有什麼區別呢？反正都要自己new，幹嘛要搞一個工廠類這麼繞呢？對，沒錯。這裡是要new一個工廠類，但是上面的例子建立產品的物件是比較簡單，所以感覺不出來，如果ProductA的例項建立是一個非常複雜的過程，那麼這個時候我通過工廠方法模式建立物件的例項就很方便了。
肯定還有人問，我覺得上面這個方式還有點囉嗦，有沒有更簡便的方式實現工廠模式呢？答案是，有。我們接下來看看簡單工廠模式。簡單工廠方法模式就是上述工廠方法模式的簡單版本。我們只要把上述工廠類的介面去掉，然後把工廠實現類改為靜態類就可以實現簡單工廠方法模式了。程式碼是這樣的：
//這裡只去掉了介面，改為靜態方法
public class ProductFactory{
public static <T extends Iproduct> T creatProduct(Class<T> clz) {
Iproduct product=null;
try {
product= clz.newInstance();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
return (T) product;
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Iproduct product= ProductFactory.creatProduct(ProductA.class);
product.doSomething();
}
}
複製程式碼
這裡就不用自己去new 工廠類啦，程式碼也簡潔了很多。但是去掉了介面也就意味著後面的擴充套件是不友好的，所以違反了開閉原則。
三、抽象工廠模式的定義與實踐
定義：Provide an interface for creating families of related or dependent objects without specifying their concrete classes.翻譯： 提供一個建立相關或者相互依賴的物件的介面，並且無需指定他們的具體實現類。
這裡理解可能有點困難，為了便於理解，我們先引入兩個概念。
產品等級結構：產品等級結構即產品的繼承結構，如一個抽象類是汽車，其子類就是各個品牌的汽車，比如賓士，寶馬汽車。汽車和賓士就構成了一個產品等級結構，抽象汽車是父類，而具體品牌的汽車是其子類。
產品族 ：在抽象工廠模式中，產品族是指由同一個工廠生產的，位於不同產品等級結構中的一組產品，如賓士工廠生產的賓士跑車，寶馬公司生產的跑車，賓士跑車位於賓士產品等級結構中，寶馬跑車位於寶馬產品等級結構中。
所以，汽車和品牌是一個產品等級結構，而每個品牌下面有多個產品線，也就是說賓士牌下面的汽車有多個產品族，比如跑車族，SUV族。賓士跑車和寶馬跑車是一個產品族，賓士SUV和寶馬SUV是一個產品族。所以上面定義中“相關或者相互依賴的物件”就是場景中包含， 同一個等級結構中有不同的產品族。 ，我們來用一個實際場景來說明下。
假設，我需要一個汽車工廠，汽車可以生產跑車和SUV車型，那麼這個時候用之前的工廠方法模式就不滿足了，方法工廠模式只能滿足生產一個產品，現在需要生產兩個產品。所以我們在方法工廠模式的基礎上改造下來滿足這個場景。
//汽車介面
public interface ICar {
void dirver();
}
//抽象汽車類
public abstract class AbstractProduct implements ICar{
@Override
public void dirver() {
System.out.println("我是汽車，我可以開動");
}
/***
* 展示不同車的亮點*/
public abstract void showSpecial();
}
//寶馬SUV實現類
public class BmwSuv extends AbstractProduct {
@Override
public void showSpecial() {
System.out.println("我是寶馬牌SUV，我的特點就是多功能用途");
}
}
//寶馬跑車實現類
public class BmwProductRoadster extends AbstractProduct {
@Override
public void showSpecial() {
System.out.println("我是寶馬跑車，我的特點就是跑的快");
}
}
//賓士SUV
public class BenzSuv extends AbstractProduct {
@Override
public void showSpecial() {
System.out.println("我是賓士牌SUV，我的特點就是多功能用途");
}
}
//賓士跑車
public class BenzProductRoadster extends AbstractProduct {
@Override
public void showSpecial() {
System.out.println("我是賓士跑車，我的特點就是跑的快");
}
}
//抽象工廠類
public abstract class AbstractFactory {
//建立跑車
public abstract < T extends ICar> T createRoadster();
//建立SUV
public abstract < T extends ICar> T createSuv();
}
//賓士汽車工廠類
public class BenzFactory extends AbstractFactory {
@Override
public <T extends ICar> T createRoadster() {
return (T) new BenzProductRoadster();
}
@Override
public <T extends ICar> T createSuv() {
return (T) new BenzSuv();
}
}
//寶馬汽車工廠類
public class BmwFactory extends AbstractFactory {
@Override
public <T extends ICar> T createRoadster() {
return (T) new BmwProductRoadster();
}
@Override
public <T extends ICar> T createSuv() {
return (T) new BmwSuv();
}
}
//場景類
public class Client {
public static void main(String[] args) {
AbstractFactory bmwFactory=new BmwFactory();
AbstractFactory benzFactory=new BenzFactory();
AbstractProduct bmwRoadster= bmwFactory.createRoadster();
AbstractProduct bmwSuv=bmwFactory.createSuv();
AbstractProduct benzRoadster=benzFactory.createRoadster();
AbstractProduct benzSuv=benzFactory.createSuv();
bmwRoadster.showSpecial();
bmwSuv.showSpecial();
benzRoadster.showSpecial();
benzSuv.showSpecial();
}
}
複製程式碼
細心的讀者應該發現，我們的改造相對於工廠方法模式而言，只是抽象工廠模式新增了多一個建立方法。這也是抽象工廠模式和工廠方法模式最明顯的區別，抽象工廠模式可以滿足多型別，多業務的場景，比如汽車工廠可以生產多種型別汽車，就適用於抽象工廠模式。而普通工廠方法模式就是針對生產某一種物件而言比較適用。總結來說就是，抽象工廠模式適用於多產品族的情況，普通工廠方法模式適用於單產品族情況。
四、總結
上面介紹了工廠方法模式與抽象工廠模式的定義與實踐，同時也衍生了一個簡單工廠模式。我們先來總結下工廠模式的優點與缺點。
優點：
1.良好的封裝性，程式碼結構清晰，不用關注具體物件的建立過程，符合迪米特法則。
2.良好的擴充套件性，我們擴充套件了產品，只要新建對應的工廠類，實現自己的實現邏輯即可。
缺點：
1.對於抽象工廠模式，產品族的擴充套件比較困難，需要修改頂部抽象工廠類，這會導致所有實現類都要修改，不符合開閉原則。
2.對於簡單工廠模式，由於沒有介面和抽象父類的約束，從而也會導致擴充套件只能修改程式碼，不符合開閉原則。
最後我們列一個表格來總結下工廠方法模式，簡單工廠模式，抽象工廠模式的區別。
| 簡單工廠模式 | 工廠方法模式 | 抽象工廠模式 | |
|---|---|---|---|
| 有無介面或抽象類 | 無 | 有 | 有 |
| 適用場景 | 一般不涉及擴充套件，單產品族 | 涉及單產品族，便於擴充套件 | 多產品族場景，可以擴充套件等級結構，不便於擴充套件產品族 |
| 實現複雜度 | 最簡單 | 簡單 | 一般 |