工厂模式

工厂模式是一种创建对象的设计模式，将对象的创建和使用分离，可提高代码可维护性、可扩展性，封装复杂创建逻辑。其目的是隐藏对象创建的过程与细节。

工厂模式经典案例

国际化案例，根据用户的IP返回不同语言的界面。

工厂模式分类与优缺点

工厂模式主要分为三类：

一、简单工厂模式

简单工厂模式又称为静态工厂方法模式。它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。在简单工厂模式中，工厂类有一个创建产品对象的方法，这个方法可以根据传入的参数决定创建哪种具体的产品对象。

优点：实现了对象创建和使用的分离，客户端无需了解对象的具体创建过程，只需要关心如何使用对象。代码结构简单，容易理解和实现。

缺点：不符合开闭原则，即当需要增加新的产品对象时，需要修改工厂类的代码。

二、工厂方法模式

工厂方法模式是在简单工厂模式的基础上，将工厂类的创建方法抽象成抽象方法，由具体的工厂子类实现这些抽象方法来创建具体的产品对象。

优点：符合开闭原则，当需要增加新的产品对象时，只需要增加一个具体的工厂子类，无需修改原有代码。

缺点：工厂子类过多时，会导致代码结构复杂，增加系统的维护成本。

三、抽象工厂模式

抽象工厂模式中，工厂类不再负责创建具体的产品对象，而是负责创建一系列相关的产品对象。客户端只需要调用抽象工厂的抽象创建方法，由具体的工厂子类来创建所需的产品对象系列。

优点：代码更加灵活和可维护，当需要增加新的产品对象系列时，只需要增加一个具体的工厂子类，无需修改原有代码。

缺点：实现复杂，不适合简单的应用场景。对开闭原则的支持也有一定的局限性，当需要增加新的产品对象种类时，需要修改抽象工厂和所有具体工厂的代码。

工厂模式的使用场景

基础使用：

• 当对象创建涉及多步骤及依赖关系，工厂模式可封装复杂创建逻辑，让调用方代码更简洁。
• 需根据不同条件创建不同类型对象，工厂模式能动态确定创建逻辑。
• 期望统一管理对象创建以利维护和扩展，工厂模式可集中处理创建过程。

高级使用：

• 可与其他模式混用，如工厂模式与策略模式结合，或工厂模式、策略模式、模板模式共同使用。

工厂模式的优点

一、解耦

• 工厂模式将对象的创建和使用分离，使得代码的各个部分之间的耦合度降低。使用者无需了解对象的具体创建过程，只需要从工厂获取所需的对象即可。这样，当对象的创建逻辑发生变化时，不会影响到使用对象的代码部分。
• 例如，在一个电商系统中，订单模块需要使用支付对象进行支付操作。如果不使用工厂模式，订单模块可能直接实例化支付对象，这样订单模块就与具体的支付对象创建过程紧密耦合。当支付方式发生变化时，订单模块的代码需要进行相应的修改。而使用工厂模式，订单模块只需要从支付工厂获取支付对象，无需关心支付对象的具体创建过程，从而实现了解耦。

二、代码复用

• 工厂类可以被多个地方复用，提高了代码的复用性。工厂类通常封装了对象的创建逻辑，可以根据不同的条件创建不同类型的对象。这些创建逻辑可以在多个地方重复使用，避免了代码的重复编写。
• 例如，在一个图形绘制系统中，有多种不同类型的图形（圆形、矩形、三角形等）需要创建。可以创建一个图形工厂类，该工厂类可以根据不同的参数创建不同类型的图形对象。这样，在多个绘图模块中都可以复用这个图形工厂类，提高了代码的复用性。

三、符合迪米特法则和单一职责原则

• 迪米特法则也称为最少知识原则，它强调一个对象应该对其他对象有尽可能少的了解。工厂模式将对象的创建逻辑封装在工厂类中，使用者只需要与工厂类进行交互，无需了解对象的具体创建过程，符合迪米特法则。
• 单一职责原则要求一个类应该只有一个引起它变化的原因。工厂类的职责就是创建对象，它将对象的创建逻辑集中在一个地方，使得代码的职责更加清晰，符合单一职责原则。
• 例如，在一个企业管理系统中，员工对象的创建可能涉及到从数据库中读取员工信息、验证员工数据的合法性等复杂的操作。如果将这些创建逻辑分散在各个使用员工对象的模块中，会导致代码的职责不清晰，违反单一职责原则。而使用工厂模式，将员工对象的创建逻辑封装在员工工厂类中，使得代码的职责更加清晰，符合单一职责原则。

简单工厂模式实现

以下是一个用于创建不同类型的手机。

一、定义手机产品接口

java">/*** 手机接口*/
public interface Phone {void call();void sendMessage();
}

二、创建具体手机产品类

java">/*** 安卓手机*/
public class AndroidPhone implements Phone {@Overridepublic void call() {System.out.println("Android手机正在通话。");}@Overridepublic void sendMessage() {System.out.println("Android手机正在发送消息。");}
}/*** 苹果手机*/
public class IPhone implements Phone {@Overridepublic void call() {System.out.println("iPhone正在通话。");}@Overridepublic void sendMessage() {System.out.println("iPhone正在发送消息。");}
}

三、创建简单工厂类

java">public class SimplePhoneFactory {/*** 根据传入的手机类型决定创建哪种具体的手机对象*/public static Phone createPhone(String phoneType) {if ("android".equals(phoneType)) {return new AndroidPhone();} else if ("iphone".equals(phoneType)) {return new IPhone();} else {return null;}}
}

四、使用简单工厂-测试

java">public class SimpleFactoryTest {public static void main(String[] args) {Phone androidPhone = SimplePhoneFactory.createPhone("android");if (androidPhone != null) {androidPhone.call();androidPhone.sendMessage();}System.out.println("--------------------------------");Phone iPhone = SimplePhoneFactory.createPhone("iphone");if (iPhone != null) {iPhone.call();iPhone.sendMessage();}}
}

执行结果

Android手机正在通话。
Android手机正在发送消息。
--------------------------------
iPhone正在通话。
iPhone正在发送消息。

总结

简单工厂模式成功地实现了手机的创建与使用之间的解耦。这使得使用者无需操心手机具体的创建流程，仅需从工厂获取所需的手机即可。然而，此模式存有一定弊端。后续若要增添新的手机类型，就必须持续地对工厂类进行修改，如此一来，维护成本便会相对较高。在简单工厂模式里，需依据方法的输入，编写大量的 if-else 语句来判断并创建不同的对象。

工厂方法模式实现

工厂方法模式可视为简单工厂模式的升级版。它针对简单工厂模式在扩展时需改动工厂代码的缺点，对工厂类进行了优化改进。通过这种方式，工厂方法模式有效地解决了简单工厂模式在扩展性方面的不足。

例子还是使用上面的Phone，实现方法如下。

一、定义手机产品接口

代码和简单工厂模式一样。

二、创建具体手机产品类

代码和简单工厂模式一样。

三、定义抽象工厂接口

java">public interface PhoneFactory {Phone createPhone();
}

四、创建具体工厂类

java">public class AndroidPhoneFactory implements PhoneFactory {@Overridepublic Phone createPhone() {return new AndroidPhone();}
}public class IPhoneFactory implements PhoneFactory {@Overridepublic Phone createPhone() {return new IPhone();}
}

五、使用工厂方法模式

java">public class FactoryMethodTest {public static void main(String[] args) {PhoneFactory androidPhoneFactory = new AndroidPhoneFactory();Phone androidPhone = androidPhoneFactory.createPhone();androidPhone.call();androidPhone.sendMessage();System.out.println("--------------------------------");PhoneFactory iPhoneFactory = new IPhoneFactory();Phone iphone = iPhoneFactory.createPhone();iphone.call();iphone.sendMessage();}
}

执行结果

Android手机正在通话。
Android手机正在发送消息。
--------------------------------
iPhone正在通话。
iPhone正在发送消息。

总结

其结果与简单工厂模式相同。二者的主要区别在于：简单工厂模式仅有一个工厂类，负责创建所有产品对象；而工厂方法模式则演变为多个工厂，每个工厂对应一种特定的产品创建。这样一来，后续扩展时只需实现工厂接口即可创建新的产品对象。然而，该模式的缺点是随着产品种类的增加，工厂类的数量也会越来越多。

抽象工厂模式实现

抽象工厂模式可视为工厂方法模式的一种扩展。该模式主要用于解决一类产品的创建问题。在抽象工厂模式中，工厂类的职责并非创建具体的单一产品对象，而是负责创建一系列相关的产品对象。例如，在某些场景下，工厂不仅要创建手机，还需创建与之对应的手机配件。对比工厂方法模式，最直观的区别在于工厂方法模式中的PhoneFactory接口通常只有一个创建手机的方法，而抽象工厂模式的AbstractPhoneFactory接口则拥有多个方法，分别用于创建不同的相关产品对象。

下面是简单画的图。

一、定义手机产品接口

上面有代码。

二、创建具体手机产品类

上面有代码。

三、定义手机配件接口

java">public class AndroidCharger implements PhoneAccessory {@Overridepublic void describe() {System.out.println("安卓充电器。");}
}public class IPhoneCharger implements PhoneAccessory {@Overridepublic void describe() {System.out.println("苹果充电器。");}
}

五、定义抽象工厂接口

java">public interface AbstractPhoneFactory {/*** 创建手机*/Phone createPhone();/*** 创建配件*/PhoneAccessory createAccessory();
}

六、创建具体工厂类

java">public class AndroidFactory implements AbstractPhoneFactory {@Overridepublic Phone createPhone() {return new AndroidPhone();}@Overridepublic PhoneAccessory createAccessory() {return new AndroidCharger();}
}public class IPhoneFactory implements AbstractPhoneFactory {@Overridepublic Phone createPhone() {return new IPhone();}@Overridepublic PhoneAccessory createAccessory() {return new IPhoneCharger();}
}

七、使用抽象工厂模式

java">public class AbstractFactoryTest {public static void main(String[] args) {AbstractPhoneFactory androidFactory = new AndroidFactory();Phone android = androidFactory.createPhone();PhoneAccessory androidAccessory = androidFactory.createAccessory();android.call();android.sendMessage();androidAccessory.describe();System.out.println("----------------------------------");AbstractPhoneFactory iPhoneFactory = new IPhoneFactory();Phone iphone = iPhoneFactory.createPhone();PhoneAccessory iphoneAccessory = iPhoneFactory.createAccessory();iphone.call();iphone.sendMessage();iphoneAccessory.describe();}
}

执行结果

Android手机正在通话。
Android手机正在发送消息。
安卓充电器。
----------------------------------
iPhone正在通话。
iPhone正在发送消息。
苹果充电器。

总结

在抽象工厂模式中，可存在多个方法用于创建同品类的不同对象。然而，该模式存在一定的缺点，即当需要增加新的品类时，需要对所有的具体工厂实现类进行修改。例如，若在抽象工厂接口AbstractFactory中新增一个方法B，那么AndroidFactory和IPhoneFactory等具体工厂类都需要实现这个新增的方法B。

在抽象工厂模式中，可以将上述示例中的工厂替换为工作中实际会用到的对象，例如对象存储服务（OSS）。以下展示的仅仅是两个 OSS 工厂，而在实际应用中，可能需要对接众多的 OSS 服务提供商，以满足不同的业务需求。