初学java设计模式之工厂模式

首先简单介绍一下java设计模式
设计模式（Design pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 毫无疑问，设计模式于己于他人于系统都是多赢的，设计模式使代码编制真正工程化，设计模式是软件工程的基石，如同大厦的一块块砖石一样。项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题，每种模式在现在中都有相应的原理来与之对应，每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的核心解决方案，这也是它能被广泛应用的原因

设计模式的分类

总体来说设计模式分为三大类：

创建型模式：共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

结构型模式：共七种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

行为型模式：共十一种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

设计模式的六大原则

1、开闭原则（Open Close Principle）

开闭原则就是说对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。所以一句话概括就是：为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类，后面的具体设计中我们会提到这点。

2、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）

里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。 LSP是继承复用的基石，只有当衍生类可以替换掉基类，软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。—— From Baidu 百科

3、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）

这个是开闭原则的基础，具体内容：真对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。

4、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

这个原则的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。还是一个降低类之间的耦合度的意思，从这儿我们看出，其实设计模式就是一个软件的设计思想，从大型软件架构出发，为了升级和维护方便。所以上文中多次出现：降低依赖，降低耦合。

5、迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle）

为什么叫最少知道原则，就是说：一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。

6、合成复用原则（Composite Reuse Principle）

原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

java设计模式之工厂模式
工厂模式：
将有共同特性（共同接口）的类的实例化统一用工厂管理
工厂模式的集中形态：
简单工厂模式
工厂方法模式
抽象工厂模式
一、简单工厂模式
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。
简单工厂模式角色
（1）工厂类（Factory）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（Product1、Product2）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。

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。

简单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。
例：

package my.prc.simpleFactory;/** * @author Administrator * 产品接口  */public interface Product {    public void create();}package my.prc.simpleFactory;public class Product1 implements Product{    @Override    public void create() {        System.out.println("product1");    }}package my.prc.simpleFactory;public class Product2 implements Product{    @Override    public void create() {        System.out.println("product2");    }}package my.prc.simpleFactory;/** *  * @author Administrator *  简单工厂主要是集中处理对象的实例化 */public class Factory {    public static Product  create(String swith){        if(swith.equals("product1")){            return new Product1();        }else if(swith.equals("product2")){            return new Product2();        }        return null;    }}//普通实现生成产品1和产品2   类之间高耦合package my.prc.simpleFactory;public class Test {    public static void main(String[] args) {        Product1 p1 =new Product1();        p1.create();        Product2 p2 =new Product2();        p2.create();    }}//简单工厂模式实现生产产品1和产品2package my.prc.simpleFactory;/** * * @author Administrator *   */public class TestSampleFactory {    public static void main(String[] args) {        Factory.create("product1").create();        Factory.create("product2").create();    }}

这里看到简单工厂模式确实使代码之间的耦合程度降低，但是当我们想要加一个产品3的生产的时候，就必须的修改工厂类了，这不符合开闭原则

二、工厂方法模式
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。

工厂方法模式角色
（1）抽象工厂（Factory）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
（2）具体工厂（Product1Factory，Product2Factory）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。
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；在实际的系统中，这个角色也常常使用抽象Java 类实现。
具体产品（Product1 Product1）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。

package my.prc.factory;/** * @author Administrator * 产品接口  */public interface Product {    public void create();}package my.prc.factory;public class Product1 implements Product{    @Override    public void create() {        System.out.println("product1");    }}package my.prc.factory;public class Product2 implements Product{    @Override    public void create() {        System.out.println("product2");    }}package my.prc.factory;public interface Factory {    public Product create();}package my.prc.factory;public class Product1Factory implements Factory {    @Override    public Product create() {        return new Product1();      }}package my.prc.factory;public class Product2Factory implements Factory {    @Override    public Product create() {        return new Product2();      }}package my.prc.factory;public class TestProductFactory {    public static void main(String[] args) {        Product1Factory pf1 =new Product1Factory();        pf1.create();        Product2Factory pf2 =new Product2Factory();        pf2.create();    }}

我们可以看到工厂方法模式是把工厂类抽象化了，工厂类只是说明要生产产品，具体要生产什么样的产品由实现这个工厂接口的子类来确定，工厂1就生产产品1，工厂2就生产产品2，这样，如果要新增一个产品的生产，只需要在添加一个生产产品3 的工厂就行，最后在实现类中去通过工厂3来获得产品3的实例

三、抽象工厂模式
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，而无需指定它们具体的类。

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（Factory）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（Product1Factory Product2Factory）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（ProductA ProductA）角色：担任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（Product1_A Product1_B Product2_A Product2_B）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。

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产品。

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。

例：

package my.prc.abstractFactory;public interface Product_A {    public void create_A();}package my.prc.abstractFactory;public interface Product_B {    public void create_B();}package my.prc.abstractFactory;public class Product1_A implements Product_A{    @Override    public void create_A() {    }}package my.prc.abstractFactory;public class Product1_B implements Product_B{    @Override    public void create_B() {    }}package my.prc.abstractFactory;public class Product2_A implements Product_A{    @Override    public void create_A() {    }}package my.prc.abstractFactory;public class Product2_B implements Product_B{    @Override    public void create_B() {    }}package my.prc.abstractFactory;public interface Factory {    public Product_A create_A();    public Product_B create_B();}package my.prc.abstractFactory;public class Product1Factory implements Factory{    @Override    public Product_A create_A() {        // TODO Auto-generated method stub        return new Product1_A();    }    @Override    public Product_B create_B() {        // TODO Auto-generated method stub        return new Product1_B();    }}package my.prc.abstractFactory;public class Product2Factory implements Factory{    @Override    public Product_A create_A() {        return new Product2_A();    }    @Override    public Product_B create_B() {        return new Product2_B();    }}

简单工厂模式–>工厂方法模式–>抽象工厂模式，其实是越来越抽象化的，简单来说就是越来越普遍适用。比如说现实中很少会有工厂是只生产一种产品的（简单工厂模式），有也只能说明这是一个特例，大部分的工厂是生产多种产品的（工厂方法模式），其中这些产品也不会只有一种类型，同一种产品他会有多种类型，如生产笔，会有各种类型的笔，生产衣服会有各种大小，款式的衣服。而抽象工厂模式就对工厂方法模式进一步有了类型的分组。
工厂1生产产品1 的A和B类，工厂2生产产品2 的A和B类。
和工厂方法的区别是，抽象工厂往往有多种方法，可以生产多种产品，即产品簇。