工廠模式是最常用的一類創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，之前一直以為工廠模式只是23中設(shè)計(jì)模式中的一種，重新了解才知道這個(gè)模式還要細(xì)分為三種工廠模式：簡單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式。這三個(gè)工廠模式各有特色，難度也逐個(gè)加大，在軟件開發(fā)中它們都得到了廣泛的應(yīng)用。

有意思的是，我以為對于這三種工廠模式的理解應(yīng)該都是一樣，但是閱讀了N篇關(guān)于工廠模式的博文后，發(fā)現(xiàn)他們好多關(guān)于這三個(gè)工廠模式的定義都不一致，有些人定義的抽象工廠模式卻是另一個(gè)人定義的工廠方法模式，讓人很是糾結(jié)啊??。

從眾多的博文中我推薦劉偉技術(shù)博客，雖然博客比較早，但是關(guān)于設(shè)計(jì)模式的博客內(nèi)容真的很詳細(xì)，值得學(xué)習(xí)！而且他的每一篇博客后基本上都留有一個(gè)練習(xí)題，我決定以他的練習(xí)題為入口來學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式，源碼可在我的github上獲取。

簡單工廠模式(Simple Factory Pattern)

定義

定義一個(gè)工廠類，它可以根據(jù)參數(shù)的不同返回不同的實(shí)例，被創(chuàng)建的實(shí)例通常都具有共同的父類。因?yàn)樵诤唵喂S模式中用于創(chuàng)建實(shí)例的方法是靜態(tài)方法，因此簡單工廠模式又被稱為靜態(tài)工廠方法(Static Factory Method)模式，它屬于類創(chuàng)建型模式。

簡單說，就在當(dāng)你需要什么，傳入一個(gè)正確的參數(shù)，就可以獲取你所需要的對象，而無需知道其創(chuàng)建細(xì)節(jié)。

實(shí)例

使用簡單工廠模式設(shè)計(jì)一個(gè)可以創(chuàng)建不同幾何形狀（如圓形、方形和三角形等）的繪圖工具，每個(gè)幾何圖形都具有繪制draw()和擦除erase()兩個(gè)方法。

結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)簡單工廠模式設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖如下(推薦一款在線繪制UML的軟件ProcessOn)

代碼

完整代碼如下

//圖形接口
public interface Shape {
    void draw();
    void erase();
}

//圓形
public class RoundShape implements Shape {

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("畫了一個(gè)圓形！");
    }

    @Override
    public void erase() {
        System.out.println("擦除一個(gè)圓形！");
    }
}

//三角形
public class TriangleShape implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("畫了一個(gè)三角形！");
    }

    @Override
    public void erase() {
        System.out.println("擦除一個(gè)三角形！");
    }
}


//工廠類
public class ShapeFactory {

    public static Shape getShape(String type) {
        Shape shape = null;

        if (type.equalsIgnoreCase("ROUND")) {
            shape = new RoundShape();
        } else if (type.equalsIgnoreCase("TRIANGLE")) {
            shape = new TriangleShape();
        }
        return shape;
    }
}

客戶端測試代碼如下

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Shape shape;

        shape = ShapeFactory.getShape("round");
        shape.draw();
        shape.erase();

        shape = ShapeFactory.getShape("triangle");
        shape.draw();
        shape.erase();
    }
}

運(yùn)行結(jié)果如下

畫了一個(gè)圓形！
擦除一個(gè)圓形！
畫了一個(gè)三角形！
擦除一個(gè)三角形！

小結(jié)

簡單工廠模式中工廠類的職責(zé)太重，一旦不能工作將影響整個(gè)系統(tǒng)，且如果添加過多的產(chǎn)品，工廠類中的邏輯就過于復(fù)雜。所以簡單工廠模式適用于邏輯簡單，且需要?jiǎng)?chuàng)建對象較少的情況。

工廠方法模式(Factory Method Pattern)

定義

定義一個(gè)用于創(chuàng)建對象的接口，讓子類決定將哪一個(gè)類實(shí)例化。工廠方法模式讓一個(gè)類的實(shí)例化延遲到其子類。工廠方法模式又簡稱為工廠模式(Factory Pattern)，又可稱作虛擬構(gòu)造器模式(Virtual Constructor Pattern)或多態(tài)工廠模式(Polymorphic Factory Pattern)。工廠方法模式是一種類創(chuàng)建型模式。

工廠方法模式提供一個(gè)抽象工廠接口來聲明抽象工廠方法，而由其子類來具體實(shí)現(xiàn)工廠方法，針對不同的產(chǎn)品提供不同的工廠。

實(shí)例

使用工廠方法模式設(shè)計(jì)一個(gè)程序來讀取各種不同類型的圖片格式，針對每一種圖片格式都設(shè)計(jì)一個(gè)圖片讀取器，如GIF圖片讀取器用于讀取GIF格式的圖片、JPG圖片讀取器用于讀取JPG格式的圖片。需充分考慮系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。

結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)工廠方法模式創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)圖如下

從結(jié)構(gòu)圖可以知道，我們針對每一種讀取器都創(chuàng)建了一個(gè)對應(yīng)的工廠類，而所有的工廠類都繼承自一個(gè)抽象工廠方法，在Client中我們只需定義抽象工廠類，具體實(shí)現(xiàn)可自己選擇。

代碼

完整代碼如下

//讀取器的接口
public interface Reader {
    void readPic();
}

//工廠類接口：抽象方法
public interface ReaderFactory {

    Reader createReader();
}



//定義兩種讀取器
public class JpgReader implements Reader {

    @Override
    public void readPic() {
        System.out.println("讀取JPG格式圖片！");
    }
}

public class GifReader implements Reader {
    @Override
    public void readPic() {
        System.out.println("讀取gif格式圖片");
    }
}


//創(chuàng)建對應(yīng)的工廠方法
public class JpgReaderFactory implements ReaderFactory {
    @Override
    public Reader createReader() {
        //初始化讀取器的細(xì)節(jié)
        return new JpgReader();
    }
}


public class GifReaderFactory implements ReaderFactory {
    @Override
    public Reader createReader() {
       //初始化讀取器的細(xì)節(jié)
        return new GifReader();
    }
}

客戶端測試代碼如下

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        ReaderFactory readerFactory;
        Reader reader;
        readerFactory = new GifReaderFactory();
        reader = readerFactory.createReader();
        reader.readPic();


        readerFactory = new JpgReaderFactory();
        reader = readerFactory.createReader();
        reader.readPic();
    }
}

測試運(yùn)行結(jié)果如下

讀取gif格式圖片
讀取JPG格式圖片！

小結(jié)

工廠方法模式是對簡單工廠模式的升級應(yīng)用，它解決了簡單工廠模式中工廠類職責(zé)繁重的問題，且更符合設(shè)計(jì)模式的開閉原則，增加新的產(chǎn)品不需要修改原先的代碼，只需要增加對應(yīng)的產(chǎn)品實(shí)例及工廠實(shí)例即可，同時(shí)這也是工廠方法模式的一個(gè)缺點(diǎn)，添加新產(chǎn)品，系統(tǒng)中的類就需要成對的增加，一定程度上增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。

在工廠方法模式中，客戶并不需要知道具體產(chǎn)品類創(chuàng)建的細(xì)節(jié)，只需要關(guān)心產(chǎn)品對應(yīng)的工廠，根據(jù)工廠創(chuàng)建自己需要的產(chǎn)品就行了。

抽象工廠模式(Abstract Factory Pattern)

定義

提供一個(gè)創(chuàng)建一系列相關(guān)或相互依賴對象的接口，而無需指定它們具體的類。抽象工廠模式又稱為Kit模式，它是一種對象創(chuàng)建型模式。

光看定義相信大部分小伙伴跟我一樣是一臉懵逼，與簡單工廠或工廠方法模式相比，抽象工廠模式中的具體工廠不只是創(chuàng)建一種產(chǎn)品，它負(fù)責(zé)創(chuàng)建一族產(chǎn)品。

如上圖所示，我們之前學(xué)習(xí)的簡單工廠模式及工廠方法模式解決的都只是一種產(chǎn)品的創(chuàng)建過程，而在現(xiàn)實(shí)中，一個(gè)工廠往往不僅僅生產(chǎn)一種產(chǎn)品，例如惠普的工廠可能同時(shí)生產(chǎn)打印機(jī)、洗衣機(jī)、冰箱等產(chǎn)品，這里我們就需要對于一個(gè)產(chǎn)品族創(chuàng)建一個(gè)抽象工廠，在這個(gè)在具體的某一個(gè)產(chǎn)品族的工廠中創(chuàng)建具體的產(chǎn)品。

結(jié)構(gòu)圖如下

下面還是根據(jù)一個(gè)實(shí)例來理解抽象工廠模式

實(shí)例

Sunny軟件公司欲推出一款新的手機(jī)游戲軟件，該軟件能夠支持Symbian、Android和Windows Mobile等多個(gè)智能手機(jī)操作系統(tǒng)平臺(tái)，針對不同的手機(jī)操作系統(tǒng)，該游戲軟件提供了不同的游戲操作控制(OperationController)類和游戲界面控制(InterfaceController)類，并提供相應(yīng)的工廠類來封裝這些類的初始化過程。軟件要求具有較好的擴(kuò)展性以支持新的操作系統(tǒng)平臺(tái)，為了滿足上述需求，試采用抽象工廠模式對其進(jìn)行設(shè)計(jì)。

結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)抽象工廠模式定義設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如下

根據(jù)需求我們知道，當(dāng)該游戲在不同的操作系統(tǒng)時(shí)，需要分別使用不同的操作控制器和界面控制器，所以我們針對不同操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)抽象工廠，該抽象工廠中定義兩個(gè)方法，分別生產(chǎn)操作控制器和界面控制器。然后生產(chǎn)不同系統(tǒng)的工廠類，在工廠類中生成對應(yīng)的操作控制器和界面控制器。

代碼

操作控制器代碼

//操作控制器接口
public interface OperationController {
    void controlOperation();
}


//生產(chǎn)三種操作控制器接口
public class SymbianOperationController implements OperationController {
    @Override
    public void controlOperation() {
        System.out.println("使用Symbian系統(tǒng)操作控制");
    }
}

public class AndroidOperationController implements OperationController {
    @Override
    public void controlOperation() {
        System.out.println("使用Android系統(tǒng)操作控制");
    }
}

public class WindowsOperationController implements OperationController {
    @Override
    public void controlOperation() {
        System.out.println("使用Windows Mobile系統(tǒng)操作控制");
    }
}

界面控制器代碼

//界面控制器接口
public interface InterfaceController {

    void controlInterface();
}


//分別生成三種界面控制器
public class SymbianInterfaceController implements InterfaceController {
    @Override
    public void controlInterface() {
        System.out.println("使用Symbian系統(tǒng)游戲界面控制");
    }
}

public class AndroidInterfaceController implements InterfaceController {
    @Override
    public void controlInterface() {
        System.out.println("使用Android系統(tǒng)游戲界面控制");
    }
}

public class WindowsInterfaceController implements InterfaceController {
    @Override
    public void controlInterface() {
        System.out.println("使用Windows Mobile系統(tǒng)游戲界面控制");
    }
}

抽象工廠代碼

//抽象工廠接口
public interface SysFactory {

    InterfaceController createInterface();

    OperationController createOperation();
}

//生產(chǎn)三種不同系統(tǒng)的抽象工廠
public class SymbianSysFactory implements SysFactory {
    @Override
    public InterfaceController createInterface() {
        return new SymbianInterfaceController();
    }

    @Override
    public OperationController createOperation() {
        return new SymbianOperationController();
    }
}

public class AndroidSysFactory implements SysFactory {
    @Override
    public InterfaceController createInterface() {
        return new AndroidInterfaceController();
    }

    @Override
    public OperationController createOperation() {
        return new AndroidOperationController();
    }
}

public class WindowsSysFactory implements SysFactory {
    @Override
    public InterfaceController createInterface() {
        return new WindowsInterfaceController();
    }

    @Override
    public OperationController createOperation() {
        return new WindowsOperationController();
    }
}

客戶端測試代碼

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        SysFactory sysFactory;
        InterfaceController interfaceController;
        OperationController operationController;

        sysFactory = new SymbianSysFactory();
        interfaceController = sysFactory.createInterface();
        operationController = sysFactory.createOperation();

        interfaceController.controlInterface();
        operationController.controlOperation();
    }
}

測試結(jié)果如下

使用Symbian系統(tǒng)游戲界面控制
使用Symbian系統(tǒng)操作控制

當(dāng)我們需要切換不同的操作系統(tǒng)時(shí)，只需要修改

sysFactory = new AndroidSysFactory();

結(jié)果就是

使用Android系統(tǒng)游戲界面控制
使用Android系統(tǒng)操作控制

小結(jié)

抽象工廠模式是對工廠方法模式的進(jìn)一步升級使用，使得工廠方式更符合實(shí)際開發(fā)需求，在實(shí)際開發(fā)中往往需要一個(gè)產(chǎn)品族來完成工作。抽象工廠模式在新增產(chǎn)品族時(shí)很方便，無需修改已有系統(tǒng)，符合“開閉原則”。但抽象工廠模式最大的缺點(diǎn)是對于新增產(chǎn)品很麻煩，需要對原有系統(tǒng)進(jìn)行較大的修改，不符合“開閉原則”。所以在實(shí)際開發(fā)中，我們需要衡量具體的需求，選擇對應(yīng)的設(shè)計(jì)模式，對于需要客戶端使用同一產(chǎn)品族的需求時(shí)，可以選擇抽象工廠模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。