?2、工廠模式

例子：一盒咖啡店點餐系統：設計一個咖啡類（Coffee），并定義其兩個子類（美事咖啡【AmericanCoffee】和拿鐵咖啡【LatteCoffee】）；再設計一個咖啡店類（CoffeeStore），咖啡店具有點咖啡的功能。

系統類圖

//抽象咖啡類 public abstract class Coffee {public abstract String getName();//加糖public void addsugar(){System.out.println("加糖");}//加奶public void addMilk(){System.out.println("加奶");} }//美式咖啡 public class AmericanCoffee extends Coffee{@Overridepublic String getName() {return "美式咖啡";}} //拿鐵咖啡 public class LattaCoffee extends Coffee{@Overridepublic String getName() {return "拿鐵咖啡";} } public class CoffeeStore {public Coffee orderCoffee(String type){//聲明Coffee類型的變量，根據不同類型創建不同的Coffee子類對象Coffee coffee=null;if("american".equals(type)){coffee=new AmericanCoffee();}else if("latta".equals(type)){coffee=new LattaCoffee();}else{throw new RuntimeException("對不起，您所點的咖啡沒有");}//加配料coffee.addMilk();coffee.addsugar();return coffee;} }public class Client {public static void main(String[] args) {//1、創建咖啡店類CoffeeStore store=new CoffeeStore();Coffee coffee = store.orderCoffee("american");System.out.println(coffee.getName());} } 結果 加奶 加糖 美式咖啡Process finished with exit code 0

在Java語言中，萬物皆對象，這些對象都需要創建，如果創建的時候直接new該對象，就會對該對象耦合嚴重，假如我們要更換對象，所有new對象的地方都需要修改一遍，這顯然違背了軟件設計的開閉原則。如果我們使用工廠來生產對象，我們就只和工廠打交道就可以了，徹底和對象解耦，如果要更換對象，直接在工廠里更換該對象即可，達到與對象解耦的目的。所以說，工廠模式最大的優點是：解耦

工廠模式中三種工廠的使用

簡單工廠模式（不屬于GOF的23種經典設計模式）

工廠方法模式

抽象工廠模式

簡單工廠模式：簡單工廠模式不是一種設計模式，反而比較像是一種編程習慣。

簡單工廠模式包含的角色

抽象產品：定義了產品的規范。描述了產品的主要特性和功能

具體產品：實現或者繼承抽象產品的子類

具體工廠：提供了創建產品的方法，調用者通過該方法來獲取產品

用簡單工廠對咖啡點餐系統進行改進

?具體代碼

//抽象咖啡類 public abstract class Coffee {public abstract String getName();//加糖public void addsugar(){System.out.println("加糖");}//加奶public void addMilk(){System.out.println("加奶");} }//拿鐵咖啡 public class LattaCoffee extends Coffee {@Overridepublic String getName() {return "拿鐵咖啡";} }//美式咖啡 public class AmericanCoffee extends Coffee {@Overridepublic String getName() {return "美式咖啡";}}public class SimpleCoffeeFactory {public Coffee createCoffee(String type){//聲明Coffee類型的變量，根據不同類型創建不同的coffee子類對象Coffee coffee=null;if("american".equals(type)){coffee=new AmericanCoffee();}else if("latta".equals(type)){coffee=new LattaCoffee();}else{throw new RuntimeException("對不起，您所點的咖啡沒有");}return coffee;} }public class CoffeeStore {public Coffee orderCoffee(String type){SimpleCoffeeFactory factory=new SimpleCoffeeFactory();//調用生產咖啡的方法Coffee coffee = factory.createCoffee(type);coffee.addMilk();coffee.addsugar();return coffee;} }public class Client {public static void main(String[] args) {CoffeeStore store=new CoffeeStore();Coffee coffee = store.orderCoffee("latta");System.out.println(coffee.getName());} } 結果 加奶 加糖 拿鐵咖啡Process finished with exit code 0

工廠（factory）處理創建對象的細節，一旦有了SimpleCoffeeFactory，CoffeeStore類中的orderCoffee（）就變成此對象的客戶，后期如果需要coffee對象直接從工廠中獲取即可。這樣就解除了和Coffee實現類的耦合，同時又產生了新的耦合。CoffeeStore對象和SimpleCoffeeFactory工廠對象的耦合，工廠對象和商品對象的耦合。

后期再加新品種的咖啡，勢必要修改SimpleCoffeeFactory的代碼，違反了開閉原則。工廠類的客戶端可能有很多，比如創建美團外賣，這樣只需要修改工廠類的代碼，省去其他操作。

簡單工廠模式的優缺點

優點：封裝了創建對象的過程，可以通過參數直接獲取對象。把對象的創建和業務邏輯層分開，這樣以后就避免了修改客戶代碼，如果要實現新產品直接修改工廠類，而不需要在源代碼中修改，這樣就降低了客戶代碼修改的可能性，更加容易擴展。

缺點：增加新產品時還是需要修改工廠類的代碼，違反了“開閉原則”。

對簡單工廠模式的擴展

靜態工廠：開發過程中有一部分人將工廠中的創建對象的功能定義為靜態的，這個就是靜態工廠模式，它也不是23種設計模式中的

public class SimpleCoffeeFactory {public static Coffee createCoffee(String type){//聲明Coffee類型的變量，根據不同類型創建不同的coffee子類對象Coffee coffee=null;if("american".equals(type)){coffee=new AmericanCoffee();}else if("latta".equals(type)){coffee=new LattaCoffee();}else{throw new RuntimeException("對不起，您所點的咖啡沒有");}return coffee;} }public class CoffeeStore {public Coffee orderCoffee(String type){//調用生產咖啡的方法Coffee coffee = SimpleCoffeeFactory.createCoffee(type);coffee.addMilk();coffee.addsugar();return coffee;} }

?工廠方法模式：定義一個用于創建對象的接口，讓子類決定實例化哪個產品對象。工廠方法使一個產品類的實例化延遲到其工廠的子類。

工廠方法模式中的主要角色

抽象工廠（Abstract Factory）：提供了創建產品的接口，調用者通過它訪問具體工廠的工廠方法來創建產品。

具體工廠（Concrete Factory）：主要是實現抽象工廠中的抽象方法，完成具體產品的創建。

抽象產品（Product）：定義了產品的規范，描述了產品的主要特性和功能

具體產品（ConcreteProduct）：實現了抽象產品角色所定義的接口，由具體工廠來創建，它同具體工廠之間一一對應。

使用工廠方法模式對咖啡點餐系統進行改進

類圖

public abstract class Coffee {public abstract String getName();//加糖public void addsugar(){System.out.println("加糖");}//加奶public void addMilk(){System.out.println("加奶");} } //美式咖啡 public class AmericanCoffee extends Coffee {@Overridepublic String getName() {return "美式咖啡";}}//拿鐵咖啡 public class LattaCoffee extends Coffee {@Overridepublic String getName() {return "拿鐵咖啡";} }public interface CoffeeFactory {//創建咖啡對象的方法Coffee createCoffee(); }public class AmericanCoffeeFactory implements CoffeeFactory{@Overridepublic Coffee createCoffee() {return new AmericanCoffee();} }public class LattaCoffeeFactory implements CoffeeFactory{@Overridepublic Coffee createCoffee() {return new LattaCoffee();} }public class CoffeeStore {private CoffeeFactory factory;public void setFactory(CoffeeFactory factory){this.factory=factory;}public Coffee orderCoffee(){//調用生產咖啡的方法Coffee coffee = factory.createCoffee();//添加配料coffee.addMilk();coffee.addsugar();return coffee;} } public class Client {public static void main(String[] args) {//創建咖啡店對象CoffeeStore store=new CoffeeStore();//創建對象CoffeeFactory factory=new AmericanCoffeeFactory();store.setFactory(factory);//點咖啡Coffee coffee = store.orderCoffee();System.out.println(coffee.getName());} }結果 加奶 加糖 美式咖啡Process finished with exit code 0

?從代碼中可以看到，要增加產品類時也要相應地增加工廠類，不需要修改工廠類的代碼，這樣就解決了簡單工廠模式的缺點。

工廠方法模式是簡單工廠模式的進一步抽象，由于使用了多態性，工廠方法模式保持了簡單工廠模式的優點，同時克服了簡單工廠模式的缺點。

工廠方法模式的優缺點

優點：用戶只需要直到具體工廠的名稱就可以得到所要的產品，無須知道產品的具體創建過程；在系統增加新的產品時只需要添加具體產品類和對應的具體工廠類，無須對原工廠進行任何修改，滿足開閉原則。

缺點：每增加一個產品就要增加一個具體產品類和一個對應的具體工廠類，這增加了系統的復雜度。

抽象工廠模式

工廠方法模式中考慮的是一類產品的生產，如畜牧場只養動物，電視機廠只生產電視機等等。這些工廠只生產同種類產品，同種類產品稱為同等級產品，就是說：工廠方法模式只考慮生產同等級的產品，但在現實生活中許多工廠是綜合型的工廠，能生產多等級（種類）的產品，如電器廠即生產電視機又生產洗衣機或空調。

抽象工廠的概念：是一種為訪問類提供了一個創建一組相關或相互依賴對象的接口，且訪問類無須指定所要產品的具體類型就能得到同族的不同等級的產品的模式結構。

抽象工廠模式是工廠方法模式的升級版本，工廠方法模式只生產一個等級的產品，而抽象工廠模式可產生多個等級的產品。

抽象工廠模式的主要角色

抽象工廠（Abstract Factory）：提供了創建產品的接口，它包含多個創建產品的方法，可以創建多個不同等級的產品。

具體工廠（Concete Factory）：主要是實現抽象工廠中的多個抽象方法，完成具體產品的創建。

抽象產品（Product）：定義了產品的規范，描述了產品的主要特性和功能，抽象工廠模式有多個抽象產品。

具體產品（ConcreteProduct）：實現了抽象產品角色所定義的接口，由具體工廠來創建，它同具體工廠之間是多對一個關系。

例子：咖啡店不僅要生產咖啡還要生產甜點，如提拉米蘇、抹茶慕斯等，要是按照工廠模式，需要創建提拉米蘇。抹茶慕斯類、提拉米蘇工廠、抹茶慕斯工廠、甜點工廠類，很容易發生類爆炸情況。其中拿鐵咖啡、美式咖啡是一個產品等級，都是咖啡，提拉米蘇、抹茶慕斯又是一個產品等級；拿鐵咖啡和提拉米蘇是同一產品族（意大利風味），美式咖啡和抹茶慕斯是統一產品族（美式風味），使用抽象工廠實現

?

public abstract class Coffee {public abstract String getName();//加糖public void addsugar(){System.out.println("加糖");}//加奶public void addMilk(){System.out.println("加奶");} }//美式咖啡 public class AmericanCoffee extends Coffee {@Overridepublic String getName() {return "美式咖啡";}}//拿鐵咖啡 public class LattaCoffee extends Coffee {@Overridepublic String getName() {return "拿鐵咖啡";} }public abstract class Dessert {public abstract void show(); }public class MatchMousse extends Dessert{@Overridepublic void show() {System.out.println("抹茶慕斯");} }public class Trimisu extends Dessert{@Overridepublic void show() {System.out.println("提拉米蘇");} }public interface DessertFactory {//生產咖啡的功能Coffee createCoffee();//生產甜品的功能Dessert createDessert(); }public class AmericanDessertFactory implements DessertFactory{@Overridepublic Coffee createCoffee() {return new AmericanCoffee();}@Overridepublic Dessert createDessert() {return new MatchMousse();} }public class ItalyDessertFactory implements DessertFactory{@Overridepublic Coffee createCoffee() {return new LattaCoffee();}@Overridepublic Dessert createDessert() {return new Trimisu();} }public class Client {public static void main(String[] args) {//創建意大利風味甜品工廠對象ItalyDessertFactory factory=new ItalyDessertFactory();Coffee coffee=factory.createCoffee();Dessert dessert = factory.createDessert();System.out.println(coffee.getName());dessert.show();} }結果 拿鐵咖啡 提拉米蘇Process finished with exit code 0

如果要加同一個產品族的花，只需要再加一個對應的工廠類即可，不需要修改其它的類。

抽象工廠模式的優缺點

優點：當一個產品族中的多個對象被設計成一起工作時，它能保證客戶端始終只使用同一個產品族中的對象。

缺點：當產品族中需要增加一個新的產品時，所有的工廠類都需要進行修改。

抽象工廠模式的使用場景

1、當需要創建的對象是一系列相互關聯或相互依賴的產品族時，如電器工廠中的電視機、洗衣機、空調等。

2、系統中有多個產品族，且所有產品的接口相同，客戶端不依賴產品實例的創建細節和內部結構。

模式擴展

簡單工廠+配置文件解除耦合：可以通過工廠模式+配置文件的方式解除工廠對象和產品對象的耦合。在工廠類中加載配置文件中的全類名，并創建對象進行存儲，客戶端如果需要對象，直接進行獲取即可。

第一步：定義配置文件

使用properties文件作為配置文件，名稱設為bean.properties

american=com.ncu.pattern.factory.config_factory.AmericanCoffee latta=com.ncu.pattern.factory.config_factory.LattaCoffee

第二步：改進工廠類

//抽象咖啡類 public abstract class Coffee {public abstract String getName();//加糖public void addsugar(){System.out.println("加糖");}//加奶public void addMilk(){System.out.println("加奶");} }//美式咖啡 public class AmericanCoffee extends Coffee {@Overridepublic String getName() {return "美式咖啡";}}//拿鐵咖啡 public class LatteCoffee extends Coffee {@Overridepublic String getName() {return "拿鐵咖啡";} }public class CoffeeFactory {//加載配置文件，獲取配置文件中配置的全類，并創建該類的對象進行存儲//1、定義容器對象存儲咖啡對象private static HashMap<String,Coffee> map=new HashMap<String,Coffee>();////2、加載配置文件，只需要加載一次static {//2.1創建Properties對象Properties p=new Properties();//2.2調用p對象中的load方法進行配置文件的加載InputStream is = CoffeeFactory.class.getClassLoader().getResourceAsStream("bean.properties");try {p.load(is);//從p集合中獲取全類名并創建對象Set<Object> keys = p.keySet();for(Object key:keys){String className = p.getProperty((String) key);//通過反射技術來創建對象Class<?> clazz = Class.forName(className);Coffee coffee=(Coffee) clazz.newInstance();//將名稱和對象存儲到容器中map.put((String)key,coffee);}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}//根據名稱獲取對象public static Coffee createCoffee(String name){return map.get(name);} }public class Client {public static void main(String[] args) {Coffee coffee = CoffeeFactory.createCoffee("american");System.out.println(coffee.getName());} } 結果 美式咖啡Process finished with exit code 0

代碼中靜態成員變量用來存儲創建的對象（鍵存儲的是名稱，值存儲的是相應的對象），而讀取配置文件以及創建對象寫在靜態代碼塊中，目的就是只需要執行一次。

分析JDK中使用的工廠模式-Collection.iterator方法

單例集合獲取迭代器的方法就使用了工廠方法模式

其類圖結構

?Collection接口是抽象工廠類，ArrayList是具體的工廠類；Iterator接口是抽象商品類，ArrayList類中的Iterator內部類是具體的商品類，在具體的工廠類中iterator（）方法創建具體的商品類的對象

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java设计模式之工厂模式最详解（类图+源码）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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