Java 设计模式之工厂模式

0x01 需求分析

看一个具体的需求

看一个披萨的项目：要便于披萨种类的扩展，要便于维护。

披萨的种类很多（比如 GreekPizza、CheesePizza 等）；
披萨的制作有 prepare，bake，cut，box；
完成披萨店订购功能。

使用传统的方式完成

//把Pizza类做成抽象类
public abstract class Pizza {
    private String name;//名字

    //准备原材料，不同的披萨不一样，因此，我们做成抽象方法
    public abstract void prepare();

    public void bake() {
        System.out.println(name + " baking");
    }

    public void cut() {
        System.out.println(name + " cutting");
    }

    public void box() {
        System.out.println(name + " boxing");
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

public class GreekPizza extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("给GreekPizza准备原材料");
    }
}

public class CheessPizza extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("给CheessPizza准备原材料");
    }
}

public class OrderPizza {
    //构造方法
    public OrderPizza() {
        Pizza pizza = null;
        String orderType;//订购披萨的类型
        do {
            orderType = getType();
            if (orderType.equals("greek")) {
                pizza = new GreekPizza();
                pizza.setName("GreekPizza");
            } else if (orderType.equals("cheess")) {
                pizza = new CheessPizza();
                pizza.setName("CheessPizza");
            } else {
                break;
            }
            //输出pizza制作过程
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();
        } while (true);
    }

    //写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
    private String getType() {
        try {
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza type:");
            String str = null;
            str = strin.readLine();
            return str;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
}

//相当于客户端
public class OrderStore {
    public static void main(String[] args) {
        OrderPizza orderPizza = new OrderPizza();
    }
}

传统方式的优缺点：

优点是比较好理解，简单易操作；
缺点是违反了设计模式的 OCP 原则，即对扩展开放，对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽量少修改代码；
比如这时我们要新增加一个 Pizza 的种类（Pepper 披萨），我们需要做的修改较大。

改进的思路分析：

分析：修改代码可以接受，但是如果我们在其它的地方也有创建 Pizza 的代码，就意味着，也需要修改，而创建 Pizza 的代码，往往有多处；
思路：把创建 Pizza 对象封装到一个类中，这样我们有新的 Pizza 种类时，只需要修改该类就可，其它有创建到 Pizza 对象的代码就不需要修改了（使用简单工厂模式）。

0x02 简单工厂模式

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。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式。

简单工厂模式：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。
在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者谋批对象时，就会使用到工厂模式。

简单工厂模式的设计方案：定义一个可以实例化 Pizza 对象的类，封装创建对象的代码。

//简单工厂类
public class SimpleFactory {
    //简单工厂模式，也叫静态工厂模式，可以用static修饰该方法
    public Pizza createPizza(String orderType) {
        Pizza pizza = null;
        if (orderType.equals("greek")) {
            pizza = new GreekPizza();
            pizza.setName("GreekPizza");
        } else if (orderType.equals("cheess")) {
            pizza = new CheessPizza();
            pizza.setName("CheessPizza");
        }
        //输出pizza制作过程
        pizza.prepare();
        pizza.bake();
        pizza.cut();
        pizza.box();
        return pizza;
    }
}

public class OrderPizza2 {
    //定义一个简单工厂对象
    SimpleFactory simpleFactory;

    //构造器
    public OrderPizza2(SimpleFactory simpleFactory) {
        setFactory(simpleFactory);
    }

    Pizza pizza = null;

    public void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {
        String orderType = "";//用户输入的
        this.simpleFactory = simpleFactory;//设置简单工厂对象
        do {
            orderType = getType();
            pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderType);
            //输出pizza制作过程
            if (pizza != null) {
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            } else {
                System.out.println("订购失败");
                break;
            }
        } while (true);
    }

    //写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
    private String getType() {
        try {
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza type:");
            String str = null;
            str = strin.readLine();
            return str;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
}

//相当于客户端
public class OrderStore {    
  public static void main(String[] args) {        
    OrderPizza2 orderPizza = new OrderPizza2(new SimpleFactory());    
  }
}

这里和之前的区别就在于把 createPizza() 方法封装到了其他类里面，其实是有点像 AOP 和静态代理的思想的。

0x03 工厂方法模式

披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如“北京的奶酪披萨”、“北京的胡椒披萨”或者是“伦敦的奶酪披萨”、“伦敦的胡椒披萨”。

思路一：使用简单工厂模式，创建不同的简单工厂类，比如 BJPizzaSimpleFactory、LDPizzzaSimpleFactory 等等，从当前这个案例来说，也是可以的，但是考虑到项目的规模，以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好。

思路二：使用工厂方法模式。将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法，在不同口味点餐子类中具体实现。

工厂方法模式定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。

因为代码很长，这里就不一一展示的，放到 GitHub Repo 中了

https://github.com/Drun1baby/JavaSecurityLearning/tree/main/JavaSecurity/Java%20%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E6%A8%A1%E5%BC%8F/Java-Design-Mode

可以看到是定义了不同的类继承 Pizza 接口，再去实现这些接口，重写了对应方法。

0x03 抽象工厂模式

抽象工厂模式：定义了一个 interface 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。

抽线工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。

从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进（或者称为进一步的抽象）。

将工厂抽象成两层，AbsFactory（抽象工厂）具体实现的工厂子类。程序员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。

0x04 工厂模式小结

工厂模式的意义：将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦，从而提高项目的扩展和维护性。

三种工厂模式：简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式。

设计模式的依赖抽象原则：

创建对象实例时，不要直接new类，而是把这个new类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的引用；
不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现interface（接口）；
不要覆盖基类中已经实现的方法。

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