图解Java设计模式之工厂模式

@TOC

简单工厂模式

看一个具体的需求
看一个披萨的项目 ：要便于披萨种类的扩展，要便于维护
1）披萨的种类很多（比如GreekPizz、CheesePizz等）
2）披萨的制作有prepare、bake、cut、box
3）完成披萨店订购功能。
传统的方式 ：

在这里插入图片描述

package com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza;

/**
 * 将Pizza 类做成抽象
 * @author Administrator
 *
 */
public abstract class Pizza {
    /**
     * 名字
     */
    protected String name;
    
    /**
     * 准备原材料，不同的披萨不一样，因此，我们做成抽象方法
     */
    public abstract void prepare();
    
    public void bake() {
        System.out.println(name + " baking;");
    }
    
    public void cut() {
        System.out.println(name + " cutting;");
    }
    
    public void box() {
        System.out.println(name + " boxing");
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
}
package com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza;

public class GreekPizza extends Pizza{

    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println(" 给希腊披萨 准备原材料");
    }

}
package com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza;

public class CheesePizza extends Pizza{

    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println(" 给制作奶酪披萨，准备原材料");
    }

}
package com.example.demo.simplefactory.pizzastore.order;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.CheesePizza;
import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.GreekPizza;
import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class OrderPizza {
    
    /**
     * 构造器
     */
    public OrderPizza() {
        Pizza pizza = null;
        // 订购披萨的类型
        String orderType;
        do {
            orderType = getType();
            if (orderType.equals("greek")) {
                pizza = new GreekPizza();
                pizza.setName(" 希腊披萨 ");
            } else if (orderType.equals("cheese")) {
                pizza = new CheesePizza();
                pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
            } else {
                break;
            }
            // 输出pizza 制作过程
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();
        } while (true);
    }
    
    /**
     * 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
     * @return
     */
    private String getType() {
        try {
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza type : ");
            String string = bufferedReader.readLine();
            return string;
        } catch(IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
}
package com.example.demo.simplefactory.pizzastore.order;

/**
 * 相当于一个客户端，发出订购
 * @author Administrator
 *
 */
public class PizzaStore {

    public static void main(String[] args) {
        new OrderPizza();
    }

}

传统的方式优缺点 ：
1）优点是比较好理解，简单易操作。
2）缺点是违反了设计模式的ocp原则，即对扩展开放，对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码。
3）比如我们这时要新增加一个Pizza的种类，我们需要如下修改。

在这里插入图片描述

package com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza;

public class PepperPizza extends Pizza{

    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println(" 给胡椒披萨准备原材料 ");
    }

}
package com.example.demo.simplefactory.pizzastore.order;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.CheesePizza;
import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.GreekPizza;
import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.PepperPizza;
import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class OrderPizza {
    
    /**
     * 构造器
     */
    public OrderPizza() {
        Pizza pizza = null;
        // 订购披萨的类型
        String orderType;
        do {
            orderType = getType();
            if (orderType.equals("greek")) {
                pizza = new GreekPizza();
                pizza.setName(" 希腊披萨 ");
            } else if (orderType.equals("cheese")) {
                pizza = new CheesePizza();
                pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
            } else if (orderType.equals("pepper")) {
                pizza = new PepperPizza();
                pizza.setName("胡椒披萨");
            } else {
                break;
            }
            // 输出pizza 制作过程
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();
        } while (true);
    }
    
    /**
     * 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
     * @return
     */
    private String getType() {
        try {
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza type : ");
            String string = bufferedReader.readLine();
            return string;
        } catch(IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
}

4）改进的思路分析
分析 ：修改代码可以接受，但是如果我们在其它的地方也有创建Pizza的代码，就意味着，也需要修改，而创建Pizza的代码，往往有多处。
思路 ：把创建Pizza对象封装到一个类中，这样我们有新的Pizza种类时，只需要修改该类即可，其它有创建到Pizza对象的代码就不需要修改了 -》

简单工厂模式

基本介绍
1）简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式
2）简单工厂模式 ：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行位（代码）
3）在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会使用到工厂模式。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

package com.example.demo.simplefactory.pizzastore.order;

import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.CheesePizza;
import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.GreekPizza;
import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.PepperPizza;
import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

/**
 * 简单工厂类
 * @author Administrator
 *
 */
public class SimpleFactory {

    public Pizza createPizza(String orderType) {
        Pizza pizza = null;
        System.out.println("使用简单工厂模式");
        if (orderType.equals("greek")) {
            pizza = new GreekPizza();
            pizza.setName(" 希腊披萨 ");
        } else if (orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new CheesePizza();
            pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
        } else if (orderType.equals("pepper")) {
            pizza = new PepperPizza();
            pizza.setName("胡椒披萨");
        } 
        return pizza;
    }
    
}
package com.example.demo.simplefactory.pizzastore.order;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.CheesePizza;
import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.GreekPizza;
import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.PepperPizza;
import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class OrderPizza {
    
    /**
     * 构造器
     */
    /*
     * public OrderPizza() { Pizza pizza = null; // 订购披萨的类型 String orderType; do {
     * orderType = getType(); if (orderType.equals("greek")) { pizza = new
     * GreekPizza(); pizza.setName(" 希腊披萨 "); } else if (orderType.equals("cheese"))
     * { pizza = new CheesePizza(); pizza.setName(" 奶酪披萨 "); } else if
     * (orderType.equals("pepper")) { pizza = new PepperPizza();
     * pizza.setName("胡椒披萨"); } else { break; } // 输出pizza 制作过程 pizza.prepare();
     * pizza.bake(); pizza.cut(); pizza.box(); } while (true); }
     */
    
    /**
     * 构造器
     * @param simpleFactory
     */
    public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) {
        setFactory(simpleFactory);
    }
    
    /**
     * 定义一个简单工厂对象
     */
    private SimpleFactory simpleFactory;
    private Pizza pizza = null;
    private void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {
        // 用户输入的
        String orderTypeString = "";
        // 设置简单工厂对象
        this.simpleFactory = simpleFactory;
        do {
            orderTypeString = getType();
            pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderTypeString);
            // 输出pizza
            // 订购成功
            if (pizza != null) {
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            } else {
                System.out.println(" 订购披萨失败 ");
                break;
            }
        } while (true);
    }
    
    /**
     * 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
     * @return
     */
    private String getType() {
        try {
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza type : ");
            String string = bufferedReader.readLine();
            return string;
        } catch(IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
}
package com.example.demo.simplefactory.pizzastore.order;

/**
 * 相当于一个客户端，发出订购
 * @author Administrator
 *
 */
public class PizzaStore {

    public static void main(String[] args) {
        //new OrderPizza();
        
        // 使用简单工厂模式
        new OrderPizza(new SimpleFactory());
        System.out.println("~~退出程序~~");
    }

}

工厂方法模式

看一个新的需求
披萨项目新的需求 ： 客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如北京的奶酪pizza、北京的胡椒pizza或者是伦敦的奶酪pizza、伦敦的胡椒pizza。
思路1
使用简单工厂模式，创建不同的简单工厂类，比如BJPizzaSimpleFactory、LDPizzaSimpleFactory等等，从当前这个案例来说，也是可以的，但是考虑到项目的规模，以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好
思路2
使用工厂方法模式
工厂方法模式介绍
工厂方法模式设计方案 ： 将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法，在不同的口味点餐子类中具体实现。
工厂方法模式 ： 定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。
[图片上传失败...(image-7b2815-1583216811013)]

package com.example.demo.factorymethod.pizzastore.order;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;
import com.fasterxml.jackson.databind.deser.ValueInstantiator.Gettable;

public abstract class OrderPizza {
    
    public OrderPizza() {
        Pizza pizza = null;
        // 订购披萨的类型
        String orderType;
        do {
            orderType = getType();
            createPizza(orderType);
            // 输出Pizza 制作过程
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();
        } while (true);
    }
    
    /**
     * 定义一个抽象方法，createPizza,让各个工厂子类自己实现
     * @param orderType
     * @return
     */
    abstract Pizza createPizza(String orderType);
    
    /**
     * 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
     * @return
     */
    private String getType() {
        try {
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza type : ");
            String string = bufferedReader.readLine();
            return string;
        } catch(IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
}
package com.example.demo.factorymethod.pizzastore.order;

import org.apache.tomcat.util.security.Escape;

import com.example.demo.factorymethod.pizzastore.pizza.LDCheesePizza;
import com.example.demo.factorymethod.pizzastore.pizza.LDPepperPizza;
import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class LDOrderPizza extends OrderPizza{

    @Override
    Pizza createPizza(String orderType) {
        Pizza pizza = null;
        if (orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new LDCheesePizza();
        } else if (orderType.equals("pepper")) {
            pizza = new LDPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }

}
package com.example.demo.factorymethod.pizzastore.order;

import com.example.demo.factorymethod.pizzastore.pizza.BJCheesPizza;
import com.example.demo.factorymethod.pizzastore.pizza.BJPepperPizza;
import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class BJOrderPizza extends OrderPizza{

    @Override
    Pizza createPizza(String orderType) {
        Pizza pizza = null;
        if (orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new BJCheesPizza();
        } else if (orderType.equals("pepper")) {
            pizza = new BJPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }

}
package com.example.demo.factorymethod.pizzastore.pizza;

import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class BJCheesPizza extends Pizza{

    @Override
    public void prepare() {
        setName("北京的奶酪pizza");
        System.out.println(" 北京的奶酪pizza 准备原材料 ");
    }

}
package com.example.demo.factorymethod.pizzastore.pizza;

import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class BJPepperPizza extends Pizza{

    @Override
    public void prepare() {
        setName(" 北京的胡椒pizza ");
        System.out.println(" 北京的胡椒pizza 准备原材料  ");
    }

}
package com.example.demo.factorymethod.pizzastore.pizza;

import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class LDCheesePizza extends Pizza{

    @Override
    public void prepare() {
        setName(" 伦敦的奶酪pizza ");
        System.out.println(" 伦敦的奶酪pizza 准备原材料 ");
    }

}
package com.example.demo.factorymethod.pizzastore.pizza;

import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class LDPepperPizza extends Pizza{

    @Override
    public void prepare() {
        setName(" 伦敦的胡椒pizza ");
        System.out.println(" 伦敦的胡椒pizza 准备原材料 ");
    }

}
package com.example.demo.factorymethod.pizzastore.order;

public class PizzaStore {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建北京口味的各种Pizza
        new BJOrderPizza();
    }

}

抽象工厂模式

基本介绍
1）抽象工厂模式 ： 定义了一个interface用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类
2）抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合
3）从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进（或者称为进一步的抽象）。
4）将工厂抽象成两层，AbsFactory（抽象工厂）和具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇，更利于代码的维护和扩展。
5）类图

在这里插入图片描述

package com.example.demo.absfactory.pizzastore.order;

import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

/**
 * 一个抽象工厂模式的抽象层（接口）
 * @author Administrator
 *
 */
public interface AbsFactory {
    
    /**
     * 让下面的工厂子类来   具体实现
     * @param orderType
     * @return
     */
    Pizza createPizza(String orderType);
}
package com.example.demo.absfactory.pizzastore.order;

import com.example.demo.absfactory.pizzastore.pizza.BJCheesPizza;
import com.example.demo.factorymethod.pizzastore.pizza.BJPepperPizza;
import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

/**
 * 这是工厂子类
 * @author Administrator
 *
 */
public class BJFactory implements AbsFactory{

    @Override
    public Pizza createPizza(String orderType) {
        System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
        Pizza pizza = null;
        if (orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new BJCheesPizza();
        } else if (orderType.equals("pepper") ) {
            pizza = new BJPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }

}
package com.example.demo.absfactory.pizzastore.order;

import com.example.demo.absfactory.pizzastore.pizza.LDCheesePizza;
import com.example.demo.absfactory.pizzastore.pizza.LDPepperPizza;
import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class LDFactory implements AbsFactory{

    @Override
    public Pizza createPizza(String orderType) {
        System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
        Pizza pizza = null;
        if (orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new LDCheesePizza();
        } else if (orderType.equals("pepper")) {
            pizza = new LDPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }

}
package com.example.demo.absfactory.pizzastore.order;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class OrderPizza {
    
    private AbsFactory factory;
    
    /**
     * 构造器
     * @param factory
     */
    public OrderPizza(AbsFactory factory) {
        setFactory(factory);
    }
    
    private void setFactory(AbsFactory factory) {
        Pizza pizza = null;
        // 用户输入
        String orderTypeString = "";
        this.factory = factory;
        do {
            orderTypeString = getType();
            pizza = factory.createPizza(orderTypeString);
            if (pizza != null) {
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            } else {
                System.out.println("~订购失败~");
                break;
            }
        } while (true);
    }

    /**
     * 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
     * @return
     */
    private String getType() {
        try {
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza type : ");
            String string = bufferedReader.readLine();
            return string;
        } catch(IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
}
package com.example.demo.absfactory.pizzastore.pizza;

import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class BJCheesPizza extends Pizza{

    @Override
    public void prepare() {
        setName("北京的奶酪pizza");
        System.out.println(" 北京的奶酪pizza 准备原材料 ");
    }

}
package com.example.demo.absfactory.pizzastore.pizza;

import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class BJPepperPizza extends Pizza{

    @Override
    public void prepare() {
        setName(" 北京的胡椒pizza ");
        System.out.println(" 北京的胡椒pizza 准备原材料  ");
    }

}
package com.example.demo.absfactory.pizzastore.pizza;

import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class LDCheesePizza extends Pizza{

    @Override
    public void prepare() {
        setName(" 伦敦的奶酪pizza ");
        System.out.println(" 伦敦的奶酪pizza 准备原材料 ");
    }

}
package com.example.demo.absfactory.pizzastore.pizza;

import com.example.demo.simplefactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class LDPepperPizza extends Pizza{

    @Override
    public void prepare() {
        setName(" 伦敦的胡椒pizza ");
        System.out.println(" 伦敦的胡椒pizza 准备原材料 ");
    }

}
package com.example.demo.absfactory.pizzastore.order;

public class PizzaStore {
    public static void main(String[] args) {
        new OrderPizza(new BJFactory());
    }
}

工厂模式在JDK-Calendar 应用的源码分析
1）JDK中的Calendar类中，使用了简单工厂模式

public static Calendar getInstance()
    {
        return createCalendar(TimeZone.getDefault(), Locale.getDefault(Locale.Category.FORMAT));
    }
private static Calendar createCalendar(TimeZone zone,
                                           Locale aLocale)
    {
        CalendarProvider provider =
            LocaleProviderAdapter.getAdapter(CalendarProvider.class, aLocale)
                                 .getCalendarProvider();
        if (provider != null) {
            try {
                return provider.getInstance(zone, aLocale);
            } catch (IllegalArgumentException iae) {
                // fall back to the default instantiation
            }
        }

        Calendar cal = null;

        if (aLocale.hasExtensions()) {
            String caltype = aLocale.getUnicodeLocaleType("ca");
            if (caltype != null) {
                switch (caltype) {
                case "buddhist":
                cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
                    break;
                case "japanese":
                    cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
                    break;
                case "gregory":
                    cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
                    break;
                }
            }
        }
        if (cal == null) {
            // If no known calendar type is explicitly specified,
            // perform the traditional way to create a Calendar:
            // create a BuddhistCalendar for th_TH locale,
            // a JapaneseImperialCalendar for ja_JP_JP locale, or
            // a GregorianCalendar for any other locales.
            // NOTE: The language, country and variant strings are interned.
            if (aLocale.getLanguage() == "th" && aLocale.getCountry() == "TH") {
                cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
            } else if (aLocale.getVariant() == "JP" && aLocale.getLanguage() == "ja"
                       && aLocale.getCountry() == "JP") {
                cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
            } else {
                cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
            }
        }
        return cal;
    }

工厂模式小结 ：
1）工厂模式的意义
将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性。
2）三种工厂模式
3）设计模式的依赖抽象原则
创建对象实例时，不要直接new类，而是把这个new类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的引用。
不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现interface（接口）
不要覆盖基类中已经实现的方法。