三种工厂模式详解-简单工厂模式、工厂模式、抽象工厂模式

一、简单工厂模式

简单工厂模式 简单工厂模式（Simple Factory Pattern）是指由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类 的实例，但它不属于 GOF，23 种设计模式（参考资料： http://en.wikipedia.org/wiki/Design_Patterns#Patterns_by_Type）。简单工厂适用 于工厂类负责创建的对象较少的场景，且客户端只需要传入工厂类的参数，对于如何创 建对象的逻辑不需要关心。以课程为例。我们可以定义一个课程标准 ICourse 接口：

public interface ICourse { /** 录制视频 */ 

     public void record();

}

看客户端调用代码，我们会这样写：

public static void main(String[] args)

{ ICourse course = new JavaCourse();

   course.record();

}

看上面的代码，父类 ICourse 指向子类 JavaCourse 的引用，应用层代码需要依赖 JavaCourse，如果业务扩展，我继续增加 PythonCourse 甚至更多，那么我们客户端的 依赖会变得越来越臃肿。因此，我们要想办法把这种依赖减弱，把创建细节隐藏。虽然 目前的代码中，我们创建对象的过程并不复杂，但从代码设计角度来讲不易于扩展。现 在，我们用简单工厂模式对代码进行优化。先增加课程 PythonCourse 类：

public class PythonCourse implements ICourse

{

public void record() {

System.out.println("录制 Python 课程");

      }

}

创建 CourseFactory 工厂类： public class CourseFactory {

public ICourse create(String name){

                  if("java".equals(name)){

                  return new JavaCourse();

                         }

          else if("python".equals(name)){ return new PythonCourse(); }

                   else { return null; } } }

修改客户端调用代码：

public class SimpleFactoryTest {

public static void main(String[] args)

{ CourseFactory factory = new CourseFactory(); factory.create("java");

}

}

当然，我们为了调用方便，可将 factory 的 create()改为静态方法，下面来看一下类图：

客户端调用是简单了，但如果我们业务继续扩展，要增加前端课程，那么工厂中的 create() 就要根据产品链的丰富每次都要修改代码逻辑。不符合开闭原则。因此，我们对简单工 厂还可以继续优化，可以采用反射技术： p

ublic class CourseFactory

{ public ICourse create(String className)

  { try

        { if (!(null == className || "".equals(className)))

                { return (ICourse) Class.forName(className).newInstance();

         } }

catch (Exception e){

e.printStackTrace();

                      }

return null;

} }

修改客户端调用代码：

public static void main(String[] args) {

CourseFactory factory = new CourseFactory();

ICourse course = factory.create("com.gupaoedu.vip.pattern.factory.simplefactory.JavaCourse");

course.record(); }

优化之后，产品不断丰富不需要修改 CourseFactory 中的代码。但是，有个问题是，方 法参数是字符串，可控性有待提升，而且还需要强制转型。我们再修改一下代码：

public ICourse create(Class clazz){

   try {

              if (null != clazz) {

                return clazz.newInstance();

              } }

             catch (Exception e){

                  e.printStackTrace();

                          }

                   return null; }

优化客户端代码： public static void main(String[] args) { CourseFactory factory = new CourseFactory(); ICourse course = factory.create(JavaCourse.class); course.record(); } 再看一下类图：

简单工厂也有它的缺点：工厂类的职责相对过重，不易于扩展过于复杂的产品结构。

二、工厂模式

工厂方法模式（Fatory Method Pattern）是指定义一个创建对象的接口，但让实现这个 接口的类来决定实例化哪个类，工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。在工厂方法 模式中用户只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节，而且加入新的产品符 合开闭原则。 工厂方法模式主要解决产品扩展的问题，在简单工厂中，随着产品链的丰富，如果每个 课程的创建逻辑有区别的话，工厂的职责会变得越来越多，有点像万能工厂，并不便于 维护。根据单一职责原则我们将职能继续拆分，专人干专事。Java 课程由 Java 工厂创建， Python 课程由 Python 工厂创建，对工厂本身也做一个抽象。

来看代码，先创建 ICourseFactory 接口：

public interface ICourseFactory {

ICourse create();

}

在分别创建子工厂，JavaCourseFactory 类：

import com.gupaoedu.vip.pattern.factory.ICourse;

import com.gupaoedu.vip.pattern.factory.JavaCourse;

public class JavaCourseFactory implements ICourseFactory {

public ICourse create() {

    return new JavaCourse();

} }

PythonCourseFactory 类：

import com.gupaoedu.vip.pattern.factory.ICourse;

import com.gupaoedu.vip.pattern.factory.PythonCourse;

public class PythonCourseFactory implements ICourseFactory

{

public ICourse create()

{

return new PythonCourse();

} }

看测试代码：

public static void main(String[] args) {

ICourseFactory factory = new PythonCourseFactory();

ICourse course = factory.create();

course.record();

factory = new JavaCourseFactory();

course = factory.create(); course.record();

}

工厂方法适用于以下场景： 1、创建对象需要大量重复的代码。 2、客户端（应用层）不依赖于产品类实例如何被创建、实现等细节。 3、一个类通过其子类来指定创建哪个对象。 工厂方法也有缺点： 1、类的个数容易过多，增加复杂度。 2、增加了系统的抽象性和理解难度。

三、抽象工厂模式 

抽象工厂模式（Abastract Factory Pattern）是指提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，无须指定他们具体的类。客户端（应用层）不依赖于产品类实例如何被创 建、实现等细节，强调的是一系列相关的产品对象（属于同一产品族）一起使用创建对 象需要大量重复的代码。需要提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从 而使客户端不依赖于具体实现。 讲解抽象工厂之前，我们要了解两个概念产品等级结构和产品族，看下面的图：

从上图中看出有正方形，圆形和菱形三种图形，相同颜色深浅的就代表同一个产品族， 相同形状的代表同一个产品等级结构。同样可以从生活中来举例，比如，美的电器生产 多种家用电器。那么上图中，颜色最深的正方形就代表美的洗衣机、颜色最深的圆形代 表美的空调、颜色最深的菱形代表美的热水器，颜色最深的一排都属于美的品牌，都是 美的电器这个产品族。再看最右侧的菱形，颜色最深的我们指定了代表美的热水器，那 么第二排颜色稍微浅一点的菱形，代表海信的热水器。同理，同一产品结构下还有格力 热水器，格力空调，格力洗衣机。

再看下面的这张图，最左侧的小房子我们就认为具体的工厂，有美的工厂，有海信工厂， 有格力工厂。每个品牌的工厂都生产洗衣机、热水器和空调。

 

通过上面两张图的对比理解，相信大家对抽象工厂有了非常形象的理解。接下来我们来 看一个具体的业务场景而且用代码来实现。还是以课程为例，咕泡学院第三期课程有了 新的标准，每个课程不仅要提供课程的录播视频，而且还要提供老师的课堂笔记。相当 于现在的业务变更为同一个课程不单纯是一个课程信息，要同时包含录播视频、课堂笔 记甚至还要提供源码才能构成一个完整的课程。在产品等级中增加两个产品 IVideo 录播 视频和 INote 课堂笔记。

IVideo 接口：

public interface IVideo

{ void record(); }

INote 接口：

public interface INote

{ void edit(); } 

然后创建一个抽象工厂 CourseFactory 类：

import com.gupaoedu.vip.pattern.factory.INote;

import com.gupaoedu.vip.pattern.factory.IVideo;

/** * 抽象工厂是用户的主入口 * 在 Spring 中应用得最为广泛的一种设计模式 * 易于扩展 * Created by Tom. */

public interface CourseFactory

{

INote createNote();

IVideo createVideo();

}

接下来，创建 Java 产品族，Java 视频 JavaVideo 类:

public class JavaVideo implements IVideo {

public void record() { System.out.println("录制 Java 视频");

} }

扩展产品等级 Java 课堂笔记 JavaNote 类：

public class JavaNote implements INote {

public void edit() { System.out.println("编写 Java 笔记"); } }

创建 Java 产品族的具体工厂 JavaCourseFactory:

public class JavaCourseFactory implements CourseFactory

{

public INote createNote()

{ return new JavaNote(); }

public IVideo createVideo()

{ return new JavaVideo();

} }

然后创建 Python 产品，Python 视频 PythonVideo 类：

public class PythonVideo implements IVideo

{

public void record()

{ System.out.println("录制 Python 视频");}

}

扩展产品等级 Python 课堂笔记 PythonNote 类： public class PythonNote implements INote { public void edit() { System.out.println("编写 Python 笔记"); } } 创建 Python 产品族的具体工厂 PythonCourseFactory: public class PythonCourseFactory implements CourseFactory { public INote createNote() { return new PythonNote(); } public IVideo createVideo() { return new PythonVideo(); } } 来看客户端调用： public static void main(String[] args) { JavaCourseFactory factory = new JavaCourseFactory(); factory.createNote().edit(); factory.createVideo().record(); } 上面的代码完整地描述了两个产品族 Java 课程和 Python 课程，也描述了两个产品等级 视频和手记。抽象工厂非常完美清晰地描述这样一层复杂的关系。但是，不知道大家有 没有发现，如果我们再继续扩展产品等级，将源码 Source 也加入到课程中，那么我们的 代码从抽象工厂，到具体工厂要全部调整，很显然不符合开闭原则。因此抽象工厂也是 有缺点的： 1、规定了所有可能被创建的产品集合，产品族中扩展新的产品困难，需要修改抽象工厂 的接口。 2、增加了系统的抽象性和理解难度。 但在实际应用中，我们千万不能犯强迫症甚至有洁癖。在实际需求中产品等级结构升级

public void record() {

System.out.println("录制 Python 视频");

}} 

扩展产品等级 Python 课堂笔记 PythonNote 类：

public class PythonNote implements INote

{ public void edit() { System.out.println("编写 Python 笔记"); } }

创建 Python 产品族的具体工厂 PythonCourseFactory:

public class PythonCourseFactory implements CourseFactory

{

     public INote createNote()

         { return new PythonNote(); }

      public IVideo createVideo()

          {  return new PythonVideo(); }

            }

来看客户端调用：

public static void main(String[] args)

{ JavaCourseFactory factory = new JavaCourseFactory();

factory.createNote().edit();

factory.createVideo().record();

}

上面的代码完整地描述了两个产品族 Java 课程和 Python 课程，也描述了两个产品等级 视频和手记。抽象工厂非常完美清晰地描述这样一层复杂的关系。但是，不知道大家有 没有发现，如果我们再继续扩展产品等级，将源码 Source 也加入到课程中，那么我们的 代码从抽象工厂，到具体工厂要全部调整，很显然不符合开闭原则。因此抽象工厂也是 有缺点的： 1、规定了所有可能被创建的产品集合，产品族中扩展新的产品困难，需要修改抽象工厂 的接口。 2、增加了系统的抽象性和理解难度。 但在实际应用中，我们千万不能犯强迫症甚至有洁癖。在实际需求中产品等级结构升级是非常正常的一件事情。我们可以根据实际情况，只要不是频繁升级，可以不遵循开闭 原则。