java设计模式--三种工厂模式详解

来源：jb51　　时间：2021/7/19 19:54:19　　对本文有异议

简单工厂

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。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)。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。

由于创建实例的方法通常为静态(static)方法，因此简单工厂模式又被成为静态工厂方法模式(Static Factory Method)。

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Product表示产品接口，也可用抽象类实现，封装产品间共有的属性。
ConcreteProduct*表示具体的实际产品。
Factory表示工厂，工厂根据需要来创建相应的产品。

这样一来，当添加新的产品C时，只需要修改工厂部分代码即可，而传统方法需要在每一个创建产品的地方都进行修改。可以理解为把具体的产品创建封装成一个工厂类。

举个例子，大富翁的地图创建：

AbstractBlock是接口，表示抽象的地块，包括方法printBlock()打印地块。
Empty、Prison、Park实现上述接口，表示空地(*)、监狱(&)和公园(#)。
SimpleFactory是创建地块的简单工厂。

类图：

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代码：

1.产品接口

public interface AbstractBlock {
    public void printBlock();
}

2.产品接口实现子类

public class Empty implements AbstractBlock{
    @Override
    public void printBlock() {
        System.out.print("* ");
    }
}

public class Park implements AbstractBlock{
    @Override
    public void printBlock() {
        System.out.print("# ");
    }
}

public class Prison implements AbstractBlock{
    @Override
    public void printBlock() {
        System.out.print("& ");
    }
}

3.简单工厂类

public class SimpleFactory {
    public AbstractBlock getBlock(String type){ //根据传参创建不同的地块
        if(type.equalsIgnoreCase("Empty")){
            return new Empty();
        } else if(type.equalsIgnoreCase("Park")){
            return new Park();
        } else if(type.equalsIgnoreCase("Prison")){
            return new Prison();
        }
        return null;
    }
}

4.调用工厂

public class Map {
    public void getMap(){
        SimpleFactory simpleFactory=new SimpleFactory();  //实例化工厂
        ArrayList<AbstractBlock> map=new ArrayList<AbstractBlock>();  //地块集合
        String []types=new String[3];
        types[0]="Empty";
        types[1]="park";
        types[2]="Prison";
        Random rd = new Random();
        for(int i=1;i<=12;i++){  //随机用工厂创建地块并放入集合
            int tt = rd.nextInt(types.length);
            map.add(simpleFactory.getBlock(types[tt]));
        }
        //地图大小写死了，不是重点
        for(int i=0;i<12;i++){
            map.get(i).printBlock();
            if(i==3||i==5||i==7)
                System.out.println();
            if(i==4||i==6)
                System.out.print("    ");
        }
    }
}

5.测试

public class MonoPoly {
    public static void main(String[] args) {
        Map map=new Map();
        map.getMap();
    }
}

运行结果

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工厂方法

不难发现，当增加新的产品时需要对简单工厂类修改，或创建多个简单工厂。（比如增加一个法院地块）工厂方法进一步解耦合，把工厂类抽象，不再负责所有实例的创建，而是把具体的创建工作交给了子类去完成，实例化延迟到子类加载，由子类来决定要实例化的类。

在这里插入图片描述

抽象化工厂类，把具体实例化工作交给其子类实现。

代码：

1.工厂接口

public interface AbstractFactory {
    public AbstractBlock createBlock();
}

2.工厂实现子类

public class EmptyFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public AbstractBlock createBlock() {
        return new Empty();
    }
}

public class ParkFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public AbstractBlock createBlock() {
        return new Park();
    }
}

public class PrisonFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public AbstractBlock createBlock() {
        return new Prison();
    }
}

3.产品接口

public interface AbstractBlock {
    public void printBlock();
}

4.产品实现子类

public class Empty implements AbstractBlock {
    @Override
    public void printBlock() {
        System.out.print("* ");
    }
}

public class Park implements AbstractBlock {
    @Override
    public void printBlock() {
        System.out.print("# ");
    }
}

public class Prison implements AbstractBlock {
    @Override
    public void printBlock() {
        System.out.print("& ");
    }
}

5.调用

public class Map {
    public void getMap() {
        ArrayList<AbstractBlock> map=new ArrayList<AbstractBlock>();  //地块集合
        AbstractFactory abstractFactory;
        Random rd = new Random();
        for(int i=1;i<=12;i++){  //随机用工厂创建地块并放入集合
            int tt = rd.nextInt(3);
            if(tt==0)abstractFactory=new EmptyFactory();
            else if(tt==1)abstractFactory=new ParkFactory();
            else abstractFactory=new PrisonFactory();
            map.add(abstractFactory.createBlock());
        }
        //地图大小写死了，不是重点
        for(int i=0;i<12;i++){
            map.get(i).printBlock();
            if(i==3||i==5||i==7)
                System.out.println();
            if(i==4||i==6)
                System.out.print("    ");
        }
    }
}

6.测试

public class MonoPoly {
    public static void main(String[] args) {
        Map map=new Map();
        map.getMap();
    }
}

运行结果：

在这里插入图片描述

抽象工厂

不难发现当创建新的产品接口时，也需要对工厂方法修改，或创建多个工厂方法。（比如增加魔法地块簇，对应组产品魔法公园、魔法空地、魔法监狱等）

抽象工厂将工厂方法进一步抽象。定义了一个接口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。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。

在这里插入图片描述

把工厂类抽象后，对应不同子类工厂（普通/魔法），生产对应的一组产品。最后调用时统一调用抽象接口即可，不必知道具体对象，面向接口编程。

1.产品接口

public interface AbstractBlock {
    void printBlock();
}

2.产品抽象子类-普通产品

public abstract class NormalAbstractBlock implements AbstractBlock {
    public abstract void printBlock();
}

2.2普通空地

public class NormalEmpty extends NormalAbstractBlock {
    public void printBlock() {
        System.out.print("* ");
    }
}

2.3普通公园

public class NormalPark  extends NormalAbstractBlock {
    public void printBlock() {
        System.out.print("# ");
    }
}

2.4普通监狱

public class NormalPrison extends NormalAbstractBlock {
    public void printBlock() {
        System.out.print("& ");
    }
}

3.1产品抽象子类-魔法产品

public abstract class MagicAbstractBlock implements AbstractBlock {
    public abstract void printBlock();
}

3.2魔法空地

public class MagicEmpty  extends MagicAbstractBlock {
    public void printBlock() {
        System.out.print("e ");
    }
}

3.3魔法公园

public class MagicPark extends MagicAbstractBlock {
    public void printBlock() {
        System.out.print("g ");
    }
}

3.4魔法监狱

public class MagicPrison extends MagicAbstractBlock {
    public void printBlock() {
        System.out.print("p ");
    }
}

4.工厂接口

public interface AbstractFactory {
    AbstractBlock getEmpty();
    AbstractBlock getPrison();
    AbstractBlock getPark();
}

5.工厂实现子类-普通工厂

public class NormalFactory implements  AbstractFactory {
    public AbstractBlock getEmpty() { return new NormalEmpty(); }
    public AbstractBlock getPrison() { return new NormalPrison(); }
    public AbstractBlock getPark() { return new NormalPark(); }
}

6.工厂实现子类-魔法工厂

public class MagicFactory implements AbstractFactory {
    public AbstractBlock getEmpty() { return new MagicEmpty(); }
    public AbstractBlock getPrison() {return new MagicPrison(); }
    public AbstractBlock getPark() { return new MagicPark(); }
}

7.调用

public class Map {
    public void getMap(AbstractFactory af){
        ArrayList<AbstractBlock> map=new ArrayList<AbstractBlock>();
        map.add(af.getEmpty());
        map.add(af.getPrison());
        map.add(af.getPark());
        Random rd = new Random(3);
        int col=12;
        for(int i=1;i<=col;i++){
            int tt = rd.nextInt(3);
            map.get(tt).printBlock();
            if(i==4||i==6||i==8)
                System.out.println();
            if(i==5||i==7)
                System.out.print("    ");
        }
    }
}

8.测试

public class Monopoly {
    public void play(){
        Map map=new Map();
        Scanner scan = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入指令（1输出普通地图，2输出魔法地图）");
        int order;
        order  = scan.nextInt();
        if(order == 1){
            map.getMap(new NormalFactory());
        }else{
            map.getMap(new MagicFactory());
        }
    }
}