Java設計模式—工廠方法模式&抽象工廠模式

工廠方法模式與抽象工廠模式都是設計模式中重要而且常見的模式。

      工廠方法模式：定義一個用於創建對象的接口，讓子類決定實例化哪一個類。工廠方法使一個類的實例化延遲到其子類。

通用類圖如下：

        在工廠方法模式中，抽象產品類Product負責定義產品的共性，實現對事物最抽象的定義；Creator爲抽象創建

類，也就是抽象工廠，具體如何創建產品類是由具體的實現工廠ConcreteCreator完成的。

工廠方法模式的擴展方式有很多種，下邊是工廠方法模式一個比較實用的源代碼：

抽象產品類：

public abstract class Product {
     //產品類的公共方法
     public void method1(){
             //業務邏輯處理
     }
     //抽象方法
     public abstract void method2();
}

具體的產品類可以有多個，都繼承於抽象產品類。

public class ConcreteProduct1 extends Product {
     public void method2() {
             //業務邏輯處理
     }
}
public class ConcreteProduct2 extends Product {
     public void method2() {
             //業務邏輯處理
     }
}

抽象工廠類負責定義產品對象的產生：

public abstract class Creator {
     /*
      * 創建一個產品對象，其輸入參數類型可以自行設置
      * 通常爲String、Enum、Class等，當然也可以爲空
      */
     public abstract <T extends Product> T createProduct(Class<T> c);
}

具體如何產生一個產品的對象，是由具體的工廠類實現的：

public class ConcreteCreator extends Creator {
     public <T extends Product> T createProduct(Class<T> c){
             Product product=null;
             try {
                    product = (Product)Class.forName(c.getName()).newInstance();
             } catch (Exception e) {
                    //異常處理
             }
             return (T)product;
     }
}

場景類如下所示：

public class Client {
     public static void main(String[] args) {
             Creator creator = new ConcreteCreator();
             Product product = creator.createProduct(ConcreteProduct1.class);
             /*
              * 繼續業務處理
              */
     }
}

該通用代碼是一個比較實用、易擴展的框架。

工廠方法模式的優點：

（1）良好的封裝性，代碼結構清晰。一個對象創建是有條件約束的，如一個調用者需要一個具體的產品對象，只要

知道這個產品的類名（或約束字符串）就可以了，不用知道創建對象的艱辛過程，降低模塊間的耦合。

（2）工廠方法模式的擴展性非常優秀。在增加產品類的情況下，只要適當地修改具體的工廠類或擴展一個工廠類，

就可以完成“擁抱變化”。

（3）屏蔽產品類。這一特點非常重要，產品類的實現如何變化，調用者都不需要關心，它只需要關心產品的接口，

只要接口保持不變，系統中的上層模塊就不要發生變化。因爲產品類的實例化工作是由工廠類負責的，一個產品對象

具體由哪一個產品生成是由工廠類決定的。

使用場景：

       首先，工廠方法模式是new一個對象的替代品，所以在所有需要生成對象的地方都可以使用，但是需要慎重地考

慮是否要增加一個工廠類進行管理，增加代碼的複雜度。

工廠方法模式的擴展：

（1）簡單工廠模式

當一個模塊只需要一個工工廠類時，我們可以將抽象工廠類kill掉，然後將具體工廠類中製造產品的方法前面加static

關鍵字，則，工廠方法模式就變爲了簡單工廠模式。

         該模式是工廠方法模式的弱化，因爲簡單，所以稱爲簡單工廠模式（Simple Factory Pattern），也叫做靜態工

廠模式。在實際項目中，採用該方法的案例還是比較多的，其缺點是工廠類的擴展比較困難，不符合開閉原則，但它

仍然是一個非常實用的設計模式。

（2）多工廠模式

當遇到一個複雜的項目，初始化一個對象很費事的時候，我們可以使用多工廠模式，即一個工廠只生產特定的某種產

品，實現了單一職責。每一個產品類都對應了一個創建類，好處就是創建類的職責清晰，而且結構簡單，但是給可擴展性和可維護性帶來了一定的影響。爲什麼這麼說呢？如果要擴展一個產品類，就需要建立一個相應的工廠類，這樣就增加了擴展的難度。因爲工廠類和產品類的數量相同，維護時需要考慮兩個對象之間的關係。

       當然，在複雜的應用中一般採用多工廠的方法，然後再增加一個協調類，避免調用者與各個子工廠交流，協調類

的作用是封裝子工廠類，對高層模塊提供統一的訪問接口。

抽象工廠模式

抽象工廠模式是一種比較常用的模式。

其定義如下：

爲創建一組相關或相互依賴的對象提供一個接口，而且無須指定它們的具體類。

通用類圖如下：

          抽象工廠模式是工廠方法模式的升級版本，在有多個業務品種、業務分類時，通過抽象工廠模式產生需要的

對象是一種非常好的解決方式。我們來看看抽象工廠的通用源代碼，首先有兩個互相影響的產品線（也叫做產族），

例如製造汽車的左側門和右側門，這兩個應該是數量相等的——兩個對象之間的約束，每個型號的車門都是不

一樣的，這是產品等級結構約束的，我們先看看兩個產品族的類圖，如下所示：

注意類圖上的圈圈、框框相對應，兩個抽象的產品類可以有關係，例如共同繼承或實現一個抽象類或接口。

通用源代碼如下：

//抽象產品類
public abstract class AbstractProductA {
     //每個產品共有的方法
     public void shareMethod(){
     }
     //每個產品相同方法，不同實現
     public abstract void doSomething();
}

產品A1的實現類

public class ProductA1 extends AbstractProductA {
     public void doSomething() {
             System.out.println("產品A1的實現方法");
     }
}

產品A2的實現類
public class ProductA2 extends AbstractProductA {
     public void doSomething() {
             System.out.println("產品A2的實現方法");
     }
}

產品B與此類似，不再贅述。

抽象工廠類
public abstract class AbstractCreator {
     //創建A產品家族
     public abstract AbstractProductA createProductA();
     //創建B產品家族
     public abstract AbstractProductB createProductB();
}

注意：有N個產品族，在抽象工廠類中就應該有N個創建方法。

產品等級1的實現類
public class Creator1 extends AbstractCreator {
     //只生產產品等級爲1的A產品
     public Abstract ProductA createProductA() {
             return new ProductA1();
     }
     //只生產產品等級爲1的B產品
     public AbstractProductB createProductB() {
             return new ProductB1();
     }
}

產品等級2的實現類
public class Creator2 extends AbstractCreator {
     //只生產產品等級爲2的A產品
     public AbstractProductA createProductA() {
             return new ProductA2();
     }
     //只生產產品等級爲2的B產品
     public AbstractProductB createProductB() {
             return new ProductB2();
     }
}

注意：M個實現工廠類，在每個實現工廠中，實現不同產品族的生產任務。

場景類如下：

public class Client {
     public static void main(String[] args) {
             //定義出兩個工廠
             Abstract Creator creator1 = new Creator1();
             Abstract Creator creator2 = new Creator2();
             //產生A1對象
             AbstractProductA a1 =  creator1.createProductA();
             //產生A2對象
             AbstractProductA a2 = creator2.createProductA();
             //產生B1對象
             AbstractProductB b1 = creator1.createProductB();
             //產生B2對象
             AbstractProductB b2 = creator2.createProductB();
             /*
              * 然後在這裏就可以爲所欲爲了...
              */
     }
}

抽象工廠模式的優點：

● 封裝性。

         每個產品的實現類不是高層模塊要關心的，它要關心的是什麼？是接口，是抽象，它不關心對象是如何創建出

來，這由誰負責呢？工廠類，只要知道工廠類是誰，我就能創建出一個需要的對象，省時省力，優秀設計就應該如

此。

● 產品族內的約束爲非公開狀態。

缺點：
       抽象工廠模式的最大缺點就是產品族擴展非常困難，爲什麼這麼說呢？我們以通用代碼爲例，如果要增加一個產

品C，也就是說產品家族由原來的2個增加到3個，看看我們的程序有多大改動吧！抽象類AbstractCreator要增加一個

方法createProductC()，然後兩個實現類都要修改，想想看，這嚴重違反了開閉原則，而且我們一直說明抽象類和接

口是一個契約。改變契約，所有與契約有關係的代碼都要修改，那麼這段代碼叫什麼？叫“有毒代碼”，——只要與這

段代碼有關係，就可能產生侵害的危險！

兩種設計模式的區別：

        區別在於產品，如果產品單一，最合適用工廠模式，但是如果有多個業務品種、業務分類時，通過抽象工廠模式產生需要的對象是一種非常好的解決方式。再通俗深化理解下：工廠模式針對的是一個產品等級結構 ，抽象工廠模式針對的是面向多個產品等級結構的。

工廠方法模式與抽象工廠模式對比：

工廠方法模式	抽象工廠模式
針對的是一個產品等級結構	針對的是面向多個產品等級結構
一個抽象產品類	多個抽象產品類
可以派生出多個具體產品類	每個抽象產品類可以派生出多個具體產品類
一個抽象工廠類，可以派生出多個具體工廠類	一個抽象工廠類，可以派生出多個具體工廠類
每個具體工廠類只能創建一個具體產品類的實例	每個具體工廠類可以創建多個具體產品類的實例