讲个故事，带你快速理解工厂方法模式

本是古典何须时尚 2024-03-23 11:02 139阅读 0赞

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## 工厂方法模式 ##

### 前言 ###

今天想聊一下老生常谈的一种模式，工厂方法模式。另外本文中会出现大量的代码，不过都很简单容易理解。

下面两张图，是本文中可能会用到的。感兴趣的可以看一下。希望大家可以看完本文，喜欢的话可以点个赞支持下。

#### 常见的设计原则 ####

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#### 工厂模式的种类 ####

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### 讲个故事 ###

这几年新能源车比较流行。特斯拉，比亚迪，五菱等车企都在发展新能源车。汽车嘛，品牌不同，配置不同，价格也不太一样。毕业生小白就职于一家汽车媒体公司，一天组长把他叫来，让他收集一下这些车企新能源车的相关信息。今天的故事就从这里开始了。

#### 正常的写法 ####

收到任务后的小白心想，这个任务太简单了，没有任何难度。于是他立刻开始动手，因此有了下面这份代码。

产品类

// 比亚迪类
    class BYD{
        public void name() {
            System.out.println("比亚迪");
        }
        public void price() {
            System.out.println("22万");
        }
        public void kind() {
            System.out.println("新能源");
        }
    }
    // 特斯拉类
    class TSLA{
        public void name() {
            System.out.println("特斯拉");
        }
    
        public void price() {
            System.out.println("32万");
        }
    
        public void kind() {
            System.out.println("新能源汽车");
        }
    }
    复制代码

客户端类

// 客户端调用代码
    class Client {
        public static void main(String[] args) {
            BYD byd = new BYD();
            TSLA tsla = new TSLA();
        }
    }
    复制代码

目前看着还算不错，两个品牌都有了自己的对象。于是他立刻把代码交给组长看。

普通写法遇到的问题

组长看过之后，对他说： 现在来说，只有两个品牌还好，但是后面的业务肯定还要发展，品牌肯定不止一个。  
如果Client中有10个汽车品牌，100个汽车品牌该怎么办？难道一个Client类要和100个汽车品牌的类都有关联吗？**迪米特法则——最少知道原则**，难道你没听过吗？  
一旦100个类中的一个类进行修改，就可能导致Client类出现问题！  
你去对比下设计原则，看下问题出在哪儿！！！

#### 简单工厂模式的写法 ####

小白，仔细看了一遍代码，发现现在这种写法的确是**耦合**过于严重。Client类会和每个用到的汽车产品类产生关联。  
不过好在可以用**依赖反转** \+ **封装**的方式修改原有代码，解决这个问题。

1.  将汽车都有的属性或者方法方法抽离到汽车接口中
2.  所有的汽车产品都实现汽车接口。这样可以通过多态的特性，将Client类与汽车产品之间进行解耦。
3.  将所有对象的创建过程封装到一个管理类中，这个类可以叫做Manager或者Factory。

简单工厂模式的代码

1.将公共的方法抽离到接口中

/**
     * @author jtl
     * @date 2021/7/20 16:18
     */
    interface Car {
        void name();
    
        void price();
    
        void kind();
    }
    复制代码

2.汽车品牌实现该接口

class BYD implements Car {
        @Override
        public void name() {
            System.out.println("比亚迪");
        }
    
        @Override
        public void price() {
            System.out.println("22万");
        }
    
        @Override
        public void kind() {
            System.out.println("新能源");
        }
    }
    
    class BMW implements Car{
        @Override
        public void name() {
            System.out.println("宝马");
        }
    
        @Override
        public void price() {
            System.out.println("40万");
        }
    
        @Override
        public void kind() {
            System.out.println("燃油车");
        }
    }
    
    class Tesla implements Car {
        @Override
        public void name() {
            System.out.println("特斯拉");
        }
    
        @Override
        public void price() {
            System.out.println("32万");
        }
    
        @Override
        public void kind() {
            System.out.println("新能源汽车");
        }
    }
    
    复制代码

3.汽车的管理工厂类

class CarFactory {
    
        public static Car getCar(String name) {
            Car car =null ;
            switch (name){
                case "宝马":
                    car = new BMW();
                    break;
                case "特斯拉":
                    car = new TSLA();
                    break;
                case "比亚迪":
                    car = new BYD();
                    break;
                default:
                    break;
            }
    
            return car;
        }
    }
    复制代码

4.客户端调用

class Client {
        public static void main(String[] args) {
            Car car = CarFactory.getCar("比亚迪");
            Car car = CarFactory.getCar("特斯拉");
            Car car = CarFactory.getCar("宝马");
        }
    }
    复制代码

简单工厂遇到的问题

通过**简单工厂模式**，让Client类只和Car还有CarFactory打交道，降低了**耦合度**，哪怕出现1000个汽车品牌，也都和Client类没有关系了。

但是随之而来的是一个新的问题。每次要**新增汽车品牌**，都要**修改Factory类**中的方法。这可是违反了设计原则中的最关键的一条原则之一，**开闭原则**，即**对扩展开放对修改关闭**。

而且虽然Client类耦合度下来了，但是所有的汽车类都和Factory类有了关联。这依旧违反**迪米特法则——最少知道原则**。

#### 工厂方法模式 ####

正在小白一筹莫展的时候，组长走了过来对他说。你能想到这一步已经很出色了，我这里有一份代码已经上传到GitLab上，里面用到了**工厂方法模式**。你拉取一下看看写法。随后不等小白说谢就转身离开了。小白把代码拉下来之后就看到了下面的代码。

正常方式实现的工厂方法

抽象产品代码

/**
     * Author（作者）：jtl
     * Date（日期）：2023/2/8 14:17
     * Detail（详情）：抽象产品接口
     */
    public interface ICar {
        void name();
    
        void price();
    }
    复制代码

实际产品代码

/**
     * Author（作者）：jtl
     * Date（日期）：2023/2/8 14:20
     * Detail（详情）：具体产品类----比亚迪电动车
     */
    public class BYD implements ICar{
        @Override
        public void name() {
            System.out.println("比亚迪新能源电动车");
        }
    
        @Override
        public void price() {
            System.out.println("20W");
        }
    }
    
    /**
     * Author（作者）：jtl
     * Date（日期）：2023/2/8 14:21
     * Detail（详情）：具体产品类---特斯拉电动车
     */
    public class TSLA implements ICar{
        @Override
        public void name() {
            System.out.println("特斯拉新能源电动车");
        }
    
        @Override
        public void price() {
            System.out.println("28W");
        }
    }
    复制代码

抽象工厂代码

/**
     * Author（作者）：jtl
     * Date（日期）：2023/2/8 14:18
     * Detail（详情）：抽象工厂接口
     */
    public interface IFactory {
        ICar buildCar();
    }
    复制代码

实际工厂代码

/**
     * Author（作者）：jtl
     * Date（日期）：2023/2/8 14:23
     * Detail（详情）：具体工厂类---比亚迪新能源工厂
     */
    public class BYDFactory implements IFactory{
        @Override
        public ICar buildCar() {
            return new BYD();
        }
    }
    
    /**
     * Author（作者）：jtl
     * Date（日期）：2023/2/8 14:24
     * Detail（详情）：具体工厂类---特斯拉上海工厂
     */
    public class TSLAFactory implements IFactory{
        @Override
        public ICar buildCar() {
            return new TSLA();
        }
    }
    复制代码

客户端调用代码

/**
     * Author（作者）：jtl
     * Date（日期）：2023/2/8 14:24
     * Detail（详情）：工厂方法模式客户端
     */
    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            IFactory bydFactory = new BYDFactory();
            bydFactory.buildCar().name();
    
            IFactory tslaFactory = new TSLAFactory();
            tslaFactory.buildCar().name();
        }
    }
    复制代码

为了解决，**简单工厂模式**违反**开闭原则**和**迪米特法则——最少知道原则**。组长对**简单工厂**进行了修改。

1.  将汽车**共有**的**属性**或者**方法**抽离到\*\*汽车接口（ICar）\*\*中
2.  所有的**汽车产品（TSLA，BYD等）** 都实现**汽车接口（ICar）**。这样可以通过**多态**的特性，进行Client类与汽车产品之间的**解耦**。
3.  将创建**汽车产品TSLA，BYD等）** 的功能进行抽离封装到**IFactory工厂接口**中
4.  每一个**汽车产品（TSLA，BYD等）** 都有自己的实现了**IFactory接口**的**汽车工厂（TSLAFactory，BYDFactory等）**

新的问题

虽然说，**工厂方法模式**解决了**简单工厂**中Factory类和各种汽车产品类**耦合度**过高的问题。而且再也不用，每次新增一个汽车产品就去简单工厂中修改代码了。

但是工厂方法模式有一个致命的问题就是，每新增一个汽车品牌就要增加一个汽车产品和汽车工厂。今天新增个五菱的汽车和五菱工厂，明天再新增个理想的汽车和理想的工厂。新增1000个汽车品牌就要新增1000个汽车和工厂。这样下去**class**的数量就会过多。这是一个不可忽视的问题。

#### 通过反射实现的工厂方法 ####

小白把他想到的问题，一五一十的告诉了组长。组长十分安慰的看着小白说，你能想到这个问题很好，说明你进步了。**工厂方法模式**的确会出现这样的问题。因此我用**反射**写了一份工厂方法模式的代码，虽然说和汽车没关系，但是你可以类比一下。毕竟不能什么都和汽车有关系啊！

抽象工厂代码

对应IFactory

public abstract class Factory {
       public abstract <T extends Product> T createProduct(Class<T> clazz);
    }
    复制代码

抽象产品代码

对应ICar

public abstract class Product {
        abstract void method();
    }
    复制代码

具体工厂代码

对应BYDFactory等汽车工厂

public class ConcreteFactory extends Factory{
    
        // 通过反射的方式创建具体工厂，解决了，一个具体工厂对应一个具体产品的问题
        @Override
        public <T extends Product> T createProduct(Class<T> clazz) {
            Product product = null;
            try {
                product = (Product) Class.forName(clazz.getName()).newInstance();
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
    
            return (T) product;
        }
    }
    复制代码

具体产品代码

对应BYD，TSLA等汽车产品

public class ConcreteProductA extends Product{
        @Override
        void method() {
            System.out.println("具体产品A");
        }
    }
    
    public class ConcreteProductB extends Product{
        @Override
        void method() {
            System.out.println("具体产品B");
        }
    }
    复制代码

客户端代码实现

public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            Factory factory = new ConcreteFactory();
            Product productA = factory.createProduct(ConcreteProductA.class);
            Product productB = factory.createProduct(ConcreteProductB.class);
    
            productA.method();//具体产品A
    
            productB.method();//具体产品B
        }
    }
    复制代码

反射工厂方法中的妥协

通过**反射**的方式，解决了**工厂方法模式**中，过多的产品导致的产品工厂过多的问题。但是，Client类又和产品类有了一些**耦合**。只能说，没有十全十美的设计模式，只有合不合适。

### 枯燥无味的定义 ###

听完了故事，就来看一下，官方说法的定义和使用场景吧，

#### 相关定义 ####

工厂方法模式分为四个组成部分，抽象工厂，抽象产品，具体工厂，具体产品。
    工厂方法模式属于创建型设计模式。是为了将对象的创建与Client类解耦。
    工厂会返回对象给Client，Client不知道创建的具体细节。
    复制代码

#### 使用场景 ####

1. 有大量相同属性的同类型对象。
    2. 需要将这些对象的创建对客户端进行解耦。
    复制代码

#### 使用步骤 ####

1. 将具有相同特征的对象的共同特征进行提取。生成抽象产品类。
    2. 生成继承抽象产品的具体产品。
    3. 创建抽象工厂，生成返回抽象产品的抽象方法。
    4. 生成创建具体产品的具体工厂，该工厂继承抽象工厂。重写抽象方法，返回具体产品的对象。
    复制代码

#### 注意事项 ####

1.  优点，将对象的创建与客户端代码分离实现解耦。
2.  缺点，每新增一个种类就要新增一个抽象产品和抽象工厂。
3.  提升，可以用反射的方式实现具体工厂，而不是每有一个具体产品就创建一个与之相对应的具体工厂。可以减少代码量。

### 总结 ###

至此，**工厂方法模式**就讲完了。**简单工厂**可以看作是**工厂方法模式**的一种。如果是简单的创建**同类型**对象的话，**简单工厂模式**就可以胜任了。但是如果是大的项目，还是推荐使用**工厂方法模式**进行**解耦**。至于是使用正常的工厂方法，还是反射的工厂方法，那就完全看个人的选择了。毕竟，只有**合适才是最好的**！

另外，**工厂方法模式**的使用前提是，大量的**同类型**的对象的**创建**，这点可千万别记错了。

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[format_png 2]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/98b22891902a42b19d1a3d8157964c97.png