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1、*JAVA 设计模式之工厂模式 一、工厂模式的介绍 工厂模式专门负责将大量有共同接口的类实例化。工厂模式可以动态决定将哪一个类实例化，不必事先知道每次要实例化哪一个类。工厂模式的几种形态：（1）简单工厂（Simple Factory）模式，又称静态工厂方法模式（Static Factory Method Pattern）。（2）工厂方法（Factory Method）模式，又称多态性工厂（Polymorphic Factory）模式 或虚拟构造子（Virtual Constructor）模式；（3）抽象工厂（Abstract Factory）模式，又称工具箱（Kit 或 Toolkit）模式。
2、二、简单工厂模式 2.1 简单工厂模式介绍 简单工厂模式(Simple Factory Pattern)：又称为静态工厂方法(Static Factory Method)模式，它属于类创建型模式。在简单工厂模式中，可以根据自变量的不同返回不同类的实例。简单工厂模式专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。*2.2 简单工厂模式角色（1）工厂类（Creator）角色：担任这个角色的是工厂方法模式的核心，含有与应用紧密相关的商业逻辑。工厂类在客户端的直接调用下创建产品对象，它往往由一个具体 Java 类实现。（2）抽象产品（Product）角色：担任这个角色的类是工厂
3、方法模式所创建的对象的父类，或它们共同拥有的接口。抽象产品角色可以用一个 Java 接口或者 Java 抽象类实现。（3）具体产品（Concrete Product）角色：工厂方法模式所创建的任何对象都是这个角色的实例，具体产品角色由一个具体 Java 类实现。2.3 简单工厂模式的优缺点 简单工厂模式的优点如下：（1）工厂类含有必要的判断逻辑，可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例，客户端可以免除直接创建产品对象的责任，而仅仅“消费”产品；简单工厂模式通过这种做法实现了对责任的分割，它提供了专门的工厂类用于创建对象。（2）客户端无需知道所创建的具体产品类的类名，只需要知道具体产品类所对应的
4、参数即可，对于一些复杂的类名，通过简单工厂模式可以减少使用者的记忆量。（3）通过引入配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性。简单工厂模式的缺点如下：*（1）由于工厂类集中了所有产品创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响。（2）使用简单工厂模式将会增加系统中类的个数，在一定程序上增加了系统的复杂度和理解难度。（3）系统扩展困难，一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑，在产品类型较多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展和维护。（3）简单工厂模式由于使用了静态工厂方法，造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构。2.4 简单
5、工厂模式的适用环境（1）工厂类负责创建的对象比较少：由于创建的对象较少，不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂；（2）客户端只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象不关心：客户端既不需要关心创建细节，甚至连类名都不需要记住，只需要知道类型所对应的参数。2.5 简单工厂模式的举例 例：/抽象产品角色 public interface Car public void drive();*/具体产品角色 public class Benz implements Car public void drive()System.out.println(Driving Benz);public class Bmw
6、 implements Car public void drive()System.out.println(Driving Bmw);/工厂类角色 public class Driver /工厂方法.注意 返回类型为抽象产品角色 public static Car driverCar(String s)throws Exception /判断逻辑，返回具体的产品角色给 Client if(s.equalsIgnoreCase(Benz)return new Benz();else if(s.equalsIgnoreCase(Bmw)return new Bmw();else throw new
7、 Exception();*三、工厂方法模式 3.1 工厂方法模式的介绍 工厂方法模式定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。Factory Method 是一个类的实例化延迟到其子类。在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有的产品的创建，而是将具体创建的工作交给子类去做。这个核心类则摇身一变，成为了一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂子类必须实现的接口，而不接触哪一个产品类应当被实例化这种细节。3.2 工厂方法模式角色（1）抽象工厂（Creator）角色：担任这个角色的是工厂方法模式的核心，它是与应用程序无关的。任何在模式中创建对象的工厂类必须实现这个接口。在上面的系统中这个
8、角色由Java 接口 Creator 扮演；在实际的系统中，这个角色也常常使用抽象 Java 类实现。（2）具体工厂（Concrete Creator）角色：担任这个角色的是实现了抽象工厂接口的具体 Java 类。具体工厂角色含有与应用密切相关的逻辑，并且受到应用程序的调用以创建产品对象。在本系统中给出了两个这样的角色，也就是具体 Java*类 ConcreteCreator1 和 ConcreteCreator2。（3）抽象产品（Product）角色：工厂方法模式所创建的对象的超类型，也就是产品对象的共同父类或共同拥有的接口。在本系统中，这个角色由 Java 接口Product 扮演；在实际
9、的系统中，这个角色也常常使用抽象 Java 类实现。（4）具体产品（Concrete Product）角色：这个角色实现了抽象产品角色所声明的接口。工厂方法模式所创建的每一个对象都是某个具体产品角色的实例。3.3 工厂方法模式的优缺点 工厂方法模式的优点如下：（1）在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无需关心创建细节，甚至无需知道具体产品类的类名。（2）基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够使工厂可以自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂
10、内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，正是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。（3）使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无需修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无需修改客户端，也无需修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了，这样，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”。工厂方法模式的缺点如下：（1）在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具*体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。（2）由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象
11、层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度，且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术，增加了系统的实现难度。3.4 工厂方法模式的适用环境 在以下情况下可以使用工厂方法模式：（1）一个类不知道它所需要的对象的类：在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体的产品对象由具体工厂类创建；客户端需要知道创建具体产品的工厂类。（2）一个类通过其子类来指定创建哪个对象：在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从
12、而使得系统更容易扩展。（3）将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无需关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。*3.5 工厂方法模式的举例 例：/抽象产品 PenCore.java public abstract class PenCore String color;public abstract void writeWord(String s);/具体产品 RedPenCore.java public class RedPenCore extends PenCore RedPenCore()color=红色;
13、public void writeWord(String s)System.out.println(写出+color+的字+s);BluePenCore.java public class BluePenCore extends PenCore BluePenCore()color=蓝色;*public void writeWord(String s)System.out.println(写出+color+的字+s);BlackPenCore.java public class BlackPenCore extends PenCore BlackPenCore()color=黑色;public
14、 void writeWord(String s)System.out.println(写出+color+的字+s);/构造者 BallPen.java public abstract class BallPen BallPen()System.out.println(生产一只装有+getPenCore().color+笔芯的圆珠笔);public abstract PenCore getPenCore();*/具体构造者 RedBallPen.java public class RedBallPen extends BallPen public PenCore getPenCore()ret
15、urn new RedPenCore();BlueBallPen.java public class BlueBallPen extends BallPen public PenCore getPenCore()return new BluePenCore();BlackBallPen.java public class BlackBallPen extends BallPen public PenCore getPenCore()return new BlackPenCore();*四、抽象工厂模式 4.1 抽象工厂模式的介绍 抽象工厂模式提供一个创建一系列或相互依赖的对象的接口，而无需指定
16、它们具体的类。4.2 抽象工厂模式角色 抽象工厂模式涉及到的系统角色（1）抽象工厂（AbstractFactory）角色：担任这个角色的是工厂方法模式的核心，它是与应用系统的商业逻辑无关的。通常使用 Java 接口或者抽象 Java 类实现，而所有的具体工厂类必须实现这个 Java 接口或继承这个抽象 Java 类。（2）具体工厂类（Conrete Factory）角色：这个角色直接在客户端的调用下创建产品的实例。这个角色含有选择合适的产品对象的逻辑，而这个逻辑是与应用系统的商业逻辑紧密相关的。通常使用具体 Java 类实现这个角色。（3）抽象产品（Abstract Product）角色：担任
17、这个角色的类是工厂方法模式所创建的对象的父类，或它们共同拥有的接口。通常使用Java 接口或者抽象Java 类实现这一角色。（4）具体产品（Concrete Product）角色：抽象工厂模式所创建的任何产品对象都是某一个具体产品类的实例。这是客户端最终需要的东西，其内部一定充满了应用系统的商业逻辑。通常使用具体 Java 类实现这个角色。*4.3 抽象工厂模式的优缺点 优点：（1）隔离了具体类的生成，使得用户不需要知道什么被创建了。（2）当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。缺点：（1）添加新的产品对像时，难以扩展抽象工厂以便生产新种类的
18、产品。4.4 抽象工厂模式的适用环境（1）一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节。这对于所有形态的工厂模式都是重要的；（2）一个系统的产品有多于一个的产品族，而系统只消费其中某一族的产品；（3）同属于同一个产品族的产品是在一起使用的，这一约束必须要在系统的设计中体现出来；（4）系统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实现。4.5 抽象工厂模式的举例 例：/抽象产品 UpperClothes.java*public abstract class UpperClothes public abstract int getChestSize();pu
19、blic abstract int getHeight();public abstract String getName();Trousers.java public abstract class Trousers public abstract int getWaistSize();public abstract int getHeight();public abstract String getName();/具体产品 WesternUpperClothes.java public class WesternUpperClothes extends UpperClothes private
20、 int chestSize;private int height;private String name;WesternUpperClothes(String name,int chestSize,int height)this.name=name;this.chestSize=chestSize;this.height=height;*public int getChestSize()return chestSize;public int getHeight()return height;public String getName()return name;CowboyUpperCloth
21、es.java public class CowboyUpperClothes extends UpperClothes private int chestSize;private int height;private String name;CowboyUpperClothes(String name,int chestSize,int height)this.name=name;this.chestSize=chestSize;this.height=height;public int getChestSize()return chestSize;*public int getHeight
22、()return height;public String getName()return name;WesternTrousers.java public class WesternTrousers extends Trousers private int waistSize;private int height;private String name;WesternTrousers(String name,int waistSize,int height)this.name=name;this.waistSize=waistSize;this.height=height;public in
23、t getHeight()return height;public String getName()*return name;public int getWaistSize()return waistSize;CowboyTrousers.java public class CowboyTrousers extends Trousers private int waistSize;private int height;private String name;CowboyTrousers(String name,int waistSize,int height)this.name=name;th
24、is.waistSize=waistSize;this.height=height;public int getHeight()return height;public String getName()return name;*public int getWaistSize()return waistSize;/抽象工厂 ClothesFactory.java public abstract class ClothesFactory public abstract UpperClothes createUpperClothes(int chestSize,int height);public
25、abstract Trousers createTrousers(int waistSize,int height);/具体工厂 BeijingClothesFactory.java public class BeijingClothesFactory extends ClothesFactory public Trousers createTrousers(int waistSize,int height)return new WesternTrousers(北京牌裤子,waistSize,height);public UpperClothes createUpperClothes(int
26、chestSize,int height)return new WesternUpperClothes(北京牌上衣,chestSize,height);ShanghaiClothesFactory.java public class ShanghaiClothesFactory extends ClothesFactory *public Trousers createTrousers(int waistSize,int height)return new WesternTrousers(上海牌裤子,waistSize,height);public UpperClothes createUpperClothes(int chestSize,int height)return new WesternUpperClothes(上海牌上衣,chestSize,height);