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java中的工厂模式

發布時間：2025/3/21 编程问答 19 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 java中的工厂模式小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

一、工廠模式介紹

工廠模式專門負責將大量有共同接口的類實例化。工廠模式可以動態決定將哪一個類實例化，不必事先知道每次要實例化哪一個類。

工廠模式的幾種形態：

（1）簡單工廠（Simple Factory）模式，又稱靜態工廠方法模式（Static Factory Method Pattern）。
（2）工廠方法（Factory Method）模式，又稱多態性工廠（Polymorphic Factory）模式或虛擬構造子（Virtual Constructor）模式；
（3）抽象工廠（Abstract Factory）模式，又稱工具箱（Kit 或Toolkit）模式。

二、簡單工廠模式

2.1簡單工廠模式介紹

簡單工廠模式(Simple Factory Pattern)：又稱為靜態工廠方法(Static Factory Method)模式，它屬于類創建型模式。在簡單工廠模式中，可以根據自變量的不同返回不同類的實例。簡單工廠模式專門定義一個類來負責創建其他類的實例，被創建的實例通常都具有共同的父類。

2.2簡單工廠模式角色

（1）工廠類（Creator）角色：擔任這個角色的是工廠方法模式的核心，含有與應用緊密相關的商業邏輯。工廠類在客戶端的直接調用下創建產品對象，它往往由一個具體Java 類實現。
（2）抽象產品（Product）角色：擔任這個角色的類是工廠方法模式所創建的對象的父類，或它們共同擁有的接口。抽象產品角色可以用一個Java 接口或者Java 抽象類實現。
（3）具體產品（Concrete Product）角色：工廠方法模式所創建的任何對象都是這個角色的實例，具體產品角色由一個具體Java 類實現。

2.3簡單工廠模式的優缺點

簡單工廠模式的優點如下：

（1）工廠類含有必要的判斷邏輯，可以決定在什么時候創建哪一個產品類的實例，客戶端可以免除直接創建產品對象的責任，而僅僅“消費”產品；簡單工廠模式通過這種做法實現了對責任的分割，它提供了專門的工廠類用于創建對象。
（2）客戶端無需知道所創建的具體產品類的類名，只需要知道具體產品類所對應的參數即可，對于一些復雜的類名，通過簡單工廠模式可以減少使用者的記憶量。
（3）通過引入配置文件，可以在不修改任何客戶端代碼的情況下更換和增加新的具體產品類，在一定程度上提高了系統的靈活性。
簡單工廠模式的缺點如下：

（1）由于工廠類集中了所有產品創建邏輯，一旦不能正常工作，整個系統都要受到影響。
（2）使用簡單工廠模式將會增加系統中類的個數，在一定程序上增加了系統的復雜度和理解難度。
（3）系統擴展困難，一旦添加新產品就不得不修改工廠邏輯，在產品類型較多時，有可能造成工廠邏輯過于復雜，不利于系統的擴展和維護。
（4）簡單工廠模式由于使用了靜態工廠方法，造成工廠角色無法形成基于繼承的等級結構。

2.4簡單工廠模式的適用環境

（1）工廠類負責創建的對象比較少：由于創建的對象較少，不會造成工廠方法中的業務邏輯太過復雜；
（2）客戶端只知道傳入工廠類的參數，對于如何創建對象不關心：客戶端既不需要關心創建細節，甚至連類名都不需要記住，只需要知道類型所對應的參數。

2.5簡單工廠模式的舉例

假設一家工廠，生產電視，汽車等等，我們先為所有產品定義一個共同的產品接口

public interface Product { }

接著我們讓這個工廠的所有產品都必須實現此接口

public class Tv implements Product {public Tv(){System.out.println("電視被制造了");} }public class Car implements Product {public Car(){System.out.println("汽車被制造了");} }

下面有幾種模式來實現這個工廠：

2.5.1 直接判斷傳入的key

public class ProductFactory {public static Product produce(String productName) throws Exception {switch (productName) {case "tv":return new Tv();case "car":return new Car();default:throw new Exception("沒有該產品");}} }

測試方法：

try {ProductFactory.produce("car"); } catch (Exception e) {e.printStackTrace(); }

返回結果:

汽車被制造了

這樣的實現有個問題，如果我們新增產品類的話，需要不斷的在工廠類中新增case，這樣需要修改的地方比較多，所以不建議使用這樣的方法來實現工廠類。

2.5.2 利用反射

public class ProductFactory2 {public static Product produce(String className) throws Exception {try {Product product = (Product) Class.forName(className).newInstance();return product;} catch (InstantiationException e) {e.printStackTrace();} catch (IllegalAccessException e) {e.printStackTrace();} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}throw new Exception("沒有該產品");} }

測試方法：

try {ProductFactory2.produce("com.zhaofeng.factory.simple.Tv"); } catch (Exception e) {e.printStackTrace(); }

返回結果：

電視被制造了

這種的缺點在于，每次創建一個產品時，需要傳入產品的全部類路徑，也就是要記住一個產品的全部路徑，比較麻煩。我們想到可以通過配置文件，來將類路徑全部寫在properties文件中，通過加載配置文件，這樣如果以后新增的話，直接修改配置文件即可。

2.5.3 反射加配置文件

新增配置文件product.properties

tv=com.zhaofeng.factory.simple.Tv car=com.zhaofeng.factory.simple.Car

新增配置文件讀取類，將讀出來的內容存儲到一個map中

public class PropertyReader {public static Map<String, String> map = new HashMap<>();public Map<String, String> readPropertyFile(String fileName) {Properties pro = new Properties();InputStream in = getClass().getResourceAsStream(fileName);try {pro.load(in);Iterator<String> iterator = pro.stringPropertyNames().iterator();while (iterator.hasNext()) {String key = iterator.next();String value = pro.getProperty(key);map.put(key, value);}in.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}return map;} }

全新的工廠類如下：

public class ProductFactory3 {public static Product produce(String key) throws Exception {PropertyReader reader = new PropertyReader();Map<String, String> map = reader.readPropertyFile("product.properties");try {Product product = (Product) Class.forName(map.get(key)).newInstance();return product;} catch (InstantiationException e) {e.printStackTrace();} catch (IllegalAccessException e) {e.printStackTrace();} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}throw new Exception("沒有該產品");} }

測試類:

try {ProductFactory3.produce("tv"); } catch (Exception e) {e.printStackTrace(); }

返回結果:

電視被制造了

當然這個方法也有可以改進的地方，比如將map在程序啟動時就加載，這樣就不必要每次調用的時候，都去解析配置文件了，節省了一批開銷。

三、工廠方法模式

3.1工廠方法模式的介紹

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一個類。Factory Method是一個類的實例化延遲到其子類。
在工廠方法模式中，核心的工廠類不再負責所有的產品的創建，而是將具體創建的工作交給子類去做。這個核心類則搖身一變，成為了一個抽象工廠角色，僅負責給出具體工廠子類必須實現的接口，而不接觸哪一個產品類應當被實例化這種細節。

3.2工廠方法模式角色

（1）抽象工廠（Creator）角色：擔任這個角色的是工廠方法模式的核心，它是與應用程序無關的。任何在模式中創建對象的工廠類必須實現這個接口。在上面的系統中這個角色由Java 接口Creator 扮演；在實際的系統中，這個角色也常常使用抽象Java 類實現。
（2）具體工廠（Concrete Creator）角色：擔任這個角色的是實現了抽象工廠接口的具體Java 類。具體工廠角色含有與應用密切相關的邏輯，并且受到應用程序的調用以創建產品對象。在本系統中給出了兩個這樣的角色，也就是具體Java 類ConcreteCreator1 和ConcreteCreator2。
（3）抽象產品（Product）角色：工廠方法模式所創建的對象的超類型，也就是產品對象的共同父類或共同擁有的接口。在本系統中，這個角色由Java 接口Product 扮演；在實際的系統中，這個角色也常常使用抽象Java 類實現。
（4）具體產品（Concrete Product）角色：這個角色實現了抽象產品角色所聲明的接口。工廠方法模式所創建的每一個對象都是某個具體產品角色的實例。

3.3工廠方法模式的優缺點

工廠方法模式的優點如下：
（1）在工廠方法模式中，工廠方法用來創建客戶所需要的產品，同時還向客戶隱藏了哪種具體產品類將被實例化這一細節，用戶只需要關心所需產品對應的工廠，無需關心創建細節，甚至無需知道具體產品類的類名。
（2）基于工廠角色和產品角色的多態性設計是工廠方法模式的關鍵。它能夠使工廠可以自主確定創建何種產品對象，而如何創建這個對象的細節則完全封裝在具體工廠內部。工廠方法模式之所以又被稱為多態工廠模式，正是因為所有的具體工廠類都具有同一抽象父類。
（3）使用工廠方法模式的另一個優點是在系統中加入新產品時，無需修改抽象工廠和抽象產品提供的接口，無需修改客戶端，也無需修改其他的具體工廠和具體產品，而只要添加一個具體工廠和具體產品就可以了，這樣，系統的可擴展性也就變得非常好，完全符合“開閉原則”。
工廠方法模式的缺點如下：
（1）在添加新產品時，需要編寫新的具體產品類，而且還要提供與之對應的具體工廠類，系統中類的個數將成對增加，在一定程度上增加了系統的復雜度，有更多的類需要編譯和運行，會給系統帶來一些額外的開銷。
（2）由于考慮到系統的可擴展性，需要引入抽象層，在客戶端代碼中均使用抽象層進行定義，增加了系統的抽象性和理解難度，且在實現時可能需要用到DOM、反射等技術，增加了系統的實現難度。

3.4工廠方法模式的適用環境

在以下情況下可以使用工廠方法模式：
（1）一個類不知道它所需要的對象的類：在工廠方法模式中，客戶端不需要知道具體產品類的類名，只需要知道所對應的工廠即可，具體的產品對象由具體工廠類創建；客戶端需要知道創建具體產品的工廠類。
（2）一個類通過其子類來指定創建哪個對象：在工廠方法模式中，對于抽象工廠類只需要提供一個創建產品的接口，而由其子類來確定具體要創建的對象，利用面向對象的多態性和里氏代換原則，在程序運行時，子類對象將覆蓋父類對象，從而使得系統更容易擴展。
（3）將創建對象的任務委托給多個工廠子類中的某一個，客戶端在使用時可以無需關心是哪一個工廠子類創建產品子類，需要時再動態指定，可將具體工廠類的類名存儲在配置文件或數據庫中。

3.5舉例

工廠方法為工廠類定義了接口，用多態來削弱了工廠類的職能，以下是工廠接口的定義：

public interface Factory {public Product produce(); }

我們再來定義一個產品接口

public interface Product{}

以下是實現了產品接口的產品類：

public class Tv implements Product {public Tv() {System.out.println("電視被制造了");} }public class Car implements Product {public Car(){System.out.println("汽車被制造了");} }

接下來，就是工廠方法的核心部分，也就是具體創建產品對象的具體工廠類，

public class TvFactory implements Factory {@Overridepublic Product produce() {return new Tv();} }public class CarFactory implements Factory {@Overridepublic Product produce() {return new Car();} }

四、抽象工廠模式

4.1抽象工廠模式的介紹

抽象工廠模式提供一個創建一系列或相互依賴的對象的接口，而無需指定它們具體的類。

4.2抽象工廠模式角色

抽象工廠模式涉及到的系統角色
（1）抽象工廠（AbstractFactory）角色：擔任這個角色的是工廠方法模式的核心，它是與應用系統的商業邏輯無關的。通常使用Java 接口或者抽象Java 類實現，而所有的具體工廠類必須實現這個Java 接口或繼承這個抽象Java 類。
（2）具體工廠類（Conrete Factory）角色：這個角色直接在客戶端的調用下創建產品的實例。這個角色含有選擇合適的產品對象的邏輯，而這個邏輯是與應用系統的商業邏輯緊密相關的。通常使用具體Java 類實現這個角色。
（3）抽象產品（Abstract Product）角色：擔任這個角色的類是工廠方法模式所創建的對象的父類，或它們共同擁有的接口。通常使用Java 接口或者抽象Java 類實現這一角色。
（4）具體產品（Concrete Product）角色：抽象工廠模式所創建的任何產品對象都是某一個具體產品類的實例。這是客戶端最終需要的東西，其內部一定充滿了應用系統的商業邏輯。通常使用具體Java 類實現這個角色。

4.3抽象工廠模式的優缺點

優點：

（1）隔離了具體類的生成，使得用戶不需要知道什么被創建了。
（2）當一個產品族中的多個對象被設計成一起工作時，它能夠保證客戶端始終只使用同一個產品族中的對象。

缺點：

（1）添加新的產品對像時，難以擴展抽象工廠以便生產新種類的產品。

4.4抽象工廠模式的適用環境

（1）一個系統不應當依賴于產品類實例如何被創建、組合和表達的細節。這對于所有形態的工廠模式都是重要的；
（2）一個系統的產品有多于一個的產品族，而系統只消費其中某一族的產品；
（3）同屬于同一個產品族的產品是在一起使用的，這一約束必須要在系統的設計中體現出來；
（4）系統提供一個產品類的庫，所有的產品以同樣的接口出現，從而使客戶端不依賴于實現。

4.5舉例

將汽車和電視定義兩個接口，對他們進行分類

public interface Car { }public interface Tv { }

創建汽車和電視的具體產品

public class Audi implements Car {public Audi(){System.out.println("奧迪車生產出來了");} }public class BMW implements Car {public BMW(){System.out.println("一輛寶馬生產出來了");} }public class LeTv implements Tv {public LeTv() {System.out.println("樂視電視被生產出來了");} }public class Sony implements Tv {public Sony(){System.out.println("索尼電視機被生產出來了");} }

接下來定義工廠行為接口

public interface Factory {public Tv produceTv();public Car produceCar(); }

具體工廠類：

public class FactoryA implements Factory {@Overridepublic Tv produceTv() {return new LeTv();}@Overridepublic Car produceCar() {return new BMW();} }public class FactoryB implements Factory {@Overridepublic Tv produceTv() {return new Sony();}@Overridepublic Car produceCar() {return new Audi();} }