设计模式之工厂模式

参考资料：《大话设计模式》

下面引用一个网友的例子来说明一下具体实现过程：现在要完成一个计算器的功能，要求输入两个数A，B和一个运算符号（+，-，*，%），能够输出运算结果。注意哦，我们这里说的是面向对象的编程，别总想面向过程的思路。既然是面向对象，那首先我们想想要有哪些类吧！先想一想，可不可以这样有一个类Product里面包含add，sub，mult，div四个方法，然后再包含两个成员变量A和B呢？通过这个类是可以完成目前的要求，可以要是从软件工程的角度，需求变化在软件开发过程中是无法避免的，那么现在又要完成取余（%）操作呢？这是要修改Product类了吧，这就违背面向对象设计模式的OCP原则了。这显然不是一个好的设计。实际上这是一个典型的利用“简单工厂模式”的例子，那看看利用简单工厂模式怎么做吧。首先声明一个Product类，类中包含getResult方法，然后声明四个类AddProduct，SubProduct，MultProduct，DivProduct四个类继承Product类，四个子类中重写getResult方法，分别完成加，减，乘，除操作。现在要说工厂了，工厂实际上也是一个类Factory，类中包括一个Product类型成变量和CreateOperator（）方法，该类用于创建各种Product实例，可以根据传递的参数动态创建AddProduct，SubProduct，MultProduct，DivProduct各种实例。这时如果要增加取余（%）操作，只需要建一个取余操作的子类，然后再工厂类中增加一点点创建的代码就KO了。这样的话，客户端只需要实例化一个工厂类就可以创建各种Product对象了。

1.简单工厂模式

首先给出简单工厂模式的url图：

它由三种角色组成（关系见下面的类图）：
1、工厂类角色：这是本模式的核心，含有一定的商业逻辑和判断逻辑。在java中它往往由一个具体类实现。

2、抽象产品角色：它一般是具体产品继承的父类或者实现的接口。在java中由接口或者抽象类来实现。

3、具体产品角色：工厂类所创建的对象就是此角色的实例。在java中由一个具体类实现。

在对应具体设计计算器这个例子，URL如下(我的代码跟url图有点不同，在代码中，运算类我定义成了抽象接口的形式，然后参数A和B是作为参数传入GetResult()方法)：

/** * @author  * @date * @function 抽象产品接口 */public interface Product {public double getResult(double A, double B);}

/** * @author  * @date * @function 加法产品类 */public class AddProduct implements Product{@Overridepublic double getResult(double A, double B) {return A+B;}}

/** * @author  * @date * @function 减法产品类 */public class SubProduct implements Product{@Overridepublic double getResult(double A, double B) {return A-B;}}

/** * @author  * @date * @function 简单工厂类 */public class SimpleFactory {public static Product createOperate(String operate){ //这里定义为静态方法，方法后便类可以直接调用Product pro=null;if(operate.equals("+"))pro= new AddProduct();else if(operate.equals("-"))pro= new SubProduct();return pro;}}

客户端代码：

/** * @author  * @date * @function 客户端代码 */public class Client {/** * @param args */public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubProduct pro=SimpleFactory.createOperate("+");double result=pro.getResult(2,1);System.out.println(result);}}

 接下来，假如我们要增加一个取余操作，那么我们需要增加一个具体产品类，即ModProduct类，该类继承Product类，重写 getResult()方法即可。可见，该产品类符合开闭原则——对扩展开放、对修改关闭；再来看看工厂类，因为上面只有一个简单的工厂类，当增加一个产品后，就需要在工厂类中进行逻辑判断，不符合开闭原则。

既然这个工厂类与分支耦合，那么我们就对它下手，根据依赖倒转原则，把工厂类抽象出一个接口，该接口只有一个方法，就是创建抽象产品的工厂方法。然后，所有的要生成具体类的工厂，就去实现这个接口，这样，一个简单工厂模式的工厂 类，变成了一个工厂抽象接口和多个具体生成对象的工厂，于是工厂方法模式就诞生了。

2.工厂方法模式

该例子的URL图：

代码如下：

产品类不做任何改变

/** * @author  * @date * @function 抽象工厂接口 */public interface Factory {public Product createOperate();}

/** * @author  * @date * @function 加法工厂 */public class SubFactory implements Factory{@Overridepublic Product createOperate() {return new SubProduct();}}

/** * @author  * @date * @function 减法工厂 */public class AddFactory implements Factory{@Overridepublic Product createOperate() {return new AddProduct();}}

客户端代码：

/** * @author  * @date * @function 客户端代码 */public class Client_1 {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubFactory fac=new AddFactory();Product pro=fac.createOperate();double res=pro.getResult(2, 1);System.out.println(res);}}

再来分析，当我们需要增加一个取余操作时，需要同时增加一个具体产品类和具体工厂类，ModProduct类和ModFactory类，不需要改动工厂类的代码，只需要改动客户端代码。符合开闭原则。

3.两者对比

1. 简单工厂模式的最大优点在于工厂类中包含了必要的逻辑判断，根据客户端的选择条件动态实例化相关的类，对于客户端来说，去除了与具体产品的依赖。但是，当增加功能时，需要改变工厂类的逻辑代码，这违背了开放-封闭原则。

2. 工厂方法模式实现时，客户端需要决定实例化哪一个工厂来实现运算类，选择判断的问题还是存在的，也就是说，工厂方法把简单工厂的内部逻辑判断移动了客户端代码进行。你想要加功能，本来是该工厂类的，而现在是修改客户端。

3.两者都集中封装了对象的创建，降低了客户程序与产品对象的耦合。

4.工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象和推广，由于使用了多态性，工厂方法模式保持了简单工厂模式的优点，而且克服了它的缺点。但缺点是由于每加一个产品，就需要加一个产品工厂的类，增加了额外的开发量。