创建者模式-工厂模式

在Java中，万物皆对象，这些对象都需要创建，如果创建的时候直接new该对象就会对该对象耦合严重，假如我们要更换对象，所有new对象的地方都需要修改一遍，这显然违背了软件设计的开闭原则。如果我们使用工厂来生产对象，我们就只和工厂打交道就可以了，彻底和对象解耦，如果要更换对象，直接在工厂里更换该对象即可，达到了与对象解耦的目的；所以说，工厂模式最大的优点就是：解耦

简单工厂模式

概念

简单工厂不是一种设计模式，反而比较像是一种编程习惯

结构

• 抽象产品：定义了产品的规范，描述了产品的主要特征和功能
• 具体产品：实现或者继承了抽象产品的子类
• 具体工厂：提供了创建产品的方法，调用者通过该方法来创建产品

优缺点

优点：

封装了创建对象的过程，可以通过参数直接获取对象。把对象的创建和业务逻辑层分开，这样以后就避免了修改客户端代码，如果要实现新产品直接修改工厂类，而不需要在源代码中修改，这样就降低了客户代码修改的可能性，更加容易扩展

缺点：

新加新产品时还是需要修改工厂类的代码，违背了“开闭原则”

实例

抽象产品类

public abstract class Coffee {
	public void addMilk(){
		System.out.println("加糖");
	}
	public void addSuger(){
		System.out.println("加奶");
	}
	public abstract void show();
}

具体产品类

public class LatteCoffee extends Coffee{
	@Override
	public void show() {
		System.out.println("拿铁咖啡");
	}
}
public class AmericanCoffee extends Coffee{
	@Override
	public void show() {
		System.out.println("美式咖啡");
	}
}

具体工厂类

public class CoffeeFactory {
	public static Coffee createCoffee(String name){
		Coffee coffee = null;
		if ("AmericanCoffee".equals(name)){
			coffee = new AmericanCoffee();
		}
		if ("LatteCoffee".equals(name)){
			coffee = new LatteCoffee();
		}
		return coffee;
	}
}

测试类

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		Coffee latteCoffee = CoffeeFactory.createCoffee("LatteCoffee");
		latteCoffee.show();
		latteCoffee.addMilk();
		latteCoffee.addSuger();
	}
}

工厂方法模式

针对上例简单工厂模式的缺点，工厂方法模式可以完美的解决，完全遵循开闭原则

概念

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪个产品类对象，工厂方法使一个产品类的实例化延迟到其工厂的子类。

结构

• 抽象工厂：提供了创建产品的接口，调用者通过它访问具体工厂的工厂方法来创建产品
• 具体工厂：主要是实现抽象工厂中的抽象方法，完成具体产品的创建
• 抽象产品：定义了产品的规范，描述了产品的主要特征和功能
• 具体产品：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间一一对应

优缺点

优点：

• 用户只需要知道具体工厂的名称就可以得到所要的产品，无需知道产品的具体创建过程
• 在系统增加新的产品时只需要添加具体产品类和对应的具体工厂类，无须对原工厂进行任何修改，满足开闭原则

缺点：

• 每增加一个产品就要增加一个具体产品类和一个对应的具体工厂类，这增加了系统的复杂度

实例

抽象工厂类：

public interface CoffeeFactory {
	Coffee createCoffee();
}

具体工厂类：

public class AmericanCoffeeFactory implements CoffeeFactory{
	@Override
	public Coffee createCoffee(){
		Coffee americanCoffee = new AmericanCoffee();
		return americanCoffee;
	}
}
public class LatteCoffeeFactory implements CoffeeFactory{
	@Override
	public Coffee createCoffee() {
		Coffee latteCoffee = new LatteCoffee();
		return latteCoffee;
	}
}

抽象产品类：

public abstract class Coffee {
	public void addMilk(){
		System.out.println("加糖");
	}
	public void addSuger(){
		System.out.println("加奶");
	}
	public abstract void show();
}

具体产品类：

public class AmericanCoffee extends Coffee {
	@Override
	public void show() {
		System.out.println("美式咖啡");
	}
}
public class LatteCoffee extends Coffee {
	@Override
	public void show() {
		System.out.println("拿铁咖啡");
	}
}

测试类：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		CoffeeFactory americanCoffeeFactory = new AmericanCoffeeFactory();
		Coffee coffee = americanCoffeeFactory.createCoffee();
		coffee.show();
		coffee.addMilk();
		coffee.addSuger();
	}
}

抽象工厂模式

前面介绍的工厂方法模式中考虑的是一类产品的生产，如畜牧场只养动物、电视机厂只生产电视机等

这些工厂只生产同种类产品，同种类产品称为同等级产品，也就是说：工厂方法模式只考虑生产同等级的产品，但是在现实生活中许多工厂是综合型的工厂，能生产多等级（种类）的产品，如电器厂既生产电视机又生产洗衣机或空调

抽象工厂模式将考虑多级产品的生产，将同一个具体工厂所生产的位于不同等级的一组产品称为一个产品族

概念

是一种为访问类提供一个创建一组相关或相互依赖对象的接口，且访问类无须指定所要产品的具体类型就能得到同族的不同等级的产品模式结构

抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，工厂方法模式只生产一个等级的产品，而抽象工厂模式可以生产多个等级的产品

结构

• 抽象工厂：提供了创建产品的接口，它包含多个创建产品的方法，可以创建多个不同等级的产品
• 具体工厂：主要实现抽象工厂中的多个抽象方法，完成具体产品的创建
• 抽象产品：定义了产品的规范，描述了产品的主要特征和功能，抽象工厂模式有多个抽象产品
• 具体产品：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间是多对一的关系

优缺点

优点：

• 当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，他能保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象

缺点：

• 当产品族中需要增加一个新的产品时，所有的工厂类都需要进行修改

使用场景

• 当需要创建的对象是一系列相互关联或相互依赖的产品族时，如电器工厂中的电视机、洗衣机、空调等
• 系统中有多个产品族，但每次只使用其中的某一族产品，如有人只喜欢穿某一个品牌的衣服和鞋
• 系统中提供了产品的类库，且所有产品的接口相同，客户端不依赖产品实例的创建细节和内部结构

实例

抽象工厂

public interface ElectronicProductFactory {
	Watch createWatch();

	Phone createPhone();
}

具体工厂

public class AppleFactory implements ElectronicProductFactory{
	@Override
	public Watch createWatch() {
		Watch watch = new AppleWatch();
		return watch;
	}

	@Override
	public Phone createPhone() {
		Phone phone = new IPhone();
		return phone;
	}
}
public class MiFactory implements ElectronicProductFactory{
	@Override
	public Watch createWatch() {
		Watch watch = new MiWatch();
		return watch;
	}

	@Override
	public Phone createPhone() {
		Phone mi14 = new Mi14();
		return mi14;
	}
}

抽象产品

public abstract class Phone {
	abstract void call();
}
public abstract class Watch {
	abstract void time();
}

具体产品

public class IPhone extends Phone{
	@Override
	void call() {
		System.out.println("使用IPhone打电话");
	}
}
public class Mi14 extends Phone{
	@Override
	void call() {
		System.out.println("使用Mi14打电话");
	}
}
public class MiWatch extends Watch{
	@Override
	void time() {
		System.out.println("使用小米手环看时间");
	}
}
public class AppleWatch extends Watch{
	@Override
	void time() {
		System.out.println("使用AppleWatch看时间");
	}
}

测试类

public class test {
	public static void main(String[] args) {
		ElectronicProductFactory appleFactory = new AppleFactory();
		ElectronicProductFactory miFactory = new MiFactory();
		Phone iPhone = appleFactory.createPhone();
		Phone mi14 = miFactory.createPhone();
		iPhone.call();
		mi14.call();
		Watch appleWatch = appleFactory.createWatch();
		appleWatch.time();
	}
}

模式扩展

简单工厂+配置文件解耦合

可以通过工厂模式+配置文件的方式解除工厂对象和产品对象的耦合。在工厂类中加载配置文件中的全类名，并创建队形进行存出，客户端如果需要对象，直接进行获取即可

第一步：定义配置文件

american=com.bbober.pattern.Americancoffee
latte=com.bbober.pattern.Lattecoffee

第二步：该井工厂类

public class CoffeeFactory {

	private static Map<String,Coffee> map = new HashMap<>();

	static {
		Properties p = new Properties();
		InputStream is =CoffeeFactory.class.getClassLoader().getResourceAsStream("CoffeeBean.properties");
		try {
			p.load(is);
			Set<Object> keys = p.keySet();
			for (Object key : keys) {
				String className = (String) p.get(key);
				Class clazz = Class.forName(className);
				Coffee coffee = (Coffee) clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
				map.put((String) key,coffee);
			}
		} catch (Exception e) {
			throw new RuntimeException(e);
		}

	}
	public static Coffee crateCoffee(String name){
		return map.getOrDefault(name,null);
	}
}

静态成员变量用来存储创建的对象（键存储的是名称，值存储的是对应的对象），而读取配置文件以及创建对象写在静态代码块中，目的是只需要执行一次

创建者模式-工厂模式

在Java中，万物皆对象，这些对象都需要创建，如果创建的时候直接new该对象就会对该对象耦合严重，假如我们要更换对象，所有new对象的地方都需要修改一遍，这显然违背了软件设计的开闭原则。如果我们使用工厂来生产对象，我们就只和工厂打交道就可以了，彻底和对象解耦，如果要更换对象，直接在工厂里更换该对象即可，达到了与对象解耦的目的；所以说，工厂模式最大的优点就是：解耦

简单工厂模式

概念

简单工厂不是一种设计模式，反而比较像是一种编程习惯

结构

• 抽象产品：定义了产品的规范，描述了产品的主要特征和功能
• 具体产品：实现或者继承了抽象产品的子类
• 具体工厂：提供了创建产品的方法，调用者通过该方法来创建产品

优缺点

优点：

封装了创建对象的过程，可以通过参数直接获取对象。把对象的创建和业务逻辑层分开，这样以后就避免了修改客户端代码，如果要实现新产品直接修改工厂类，而不需要在源代码中修改，这样就降低了客户代码修改的可能性，更加容易扩展

缺点：

新加新产品时还是需要修改工厂类的代码，违背了“开闭原则”

实例

抽象产品类

public abstract class Coffee {
	public void addMilk(){
		System.out.println("加糖");
	}
	public void addSuger(){
		System.out.println("加奶");
	}
	public abstract void show();
}

具体产品类

public class LatteCoffee extends Coffee{
	@Override
	public void show() {
		System.out.println("拿铁咖啡");
	}
}
public class AmericanCoffee extends Coffee{
	@Override
	public void show() {
		System.out.println("美式咖啡");
	}
}

具体工厂类

public class CoffeeFactory {
	public static Coffee createCoffee(String name){
		Coffee coffee = null;
		if ("AmericanCoffee".equals(name)){
			coffee = new AmericanCoffee();
		}
		if ("LatteCoffee".equals(name)){
			coffee = new LatteCoffee();
		}
		return coffee;
	}
}

测试类

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		Coffee latteCoffee = CoffeeFactory.createCoffee("LatteCoffee");
		latteCoffee.show();
		latteCoffee.addMilk();
		latteCoffee.addSuger();
	}
}

工厂方法模式

针对上例简单工厂模式的缺点，工厂方法模式可以完美的解决，完全遵循开闭原则

概念

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪个产品类对象，工厂方法使一个产品类的实例化延迟到其工厂的子类。

结构

• 抽象工厂：提供了创建产品的接口，调用者通过它访问具体工厂的工厂方法来创建产品
• 具体工厂：主要是实现抽象工厂中的抽象方法，完成具体产品的创建
• 抽象产品：定义了产品的规范，描述了产品的主要特征和功能
• 具体产品：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间一一对应

优缺点

优点：

• 用户只需要知道具体工厂的名称就可以得到所要的产品，无需知道产品的具体创建过程
• 在系统增加新的产品时只需要添加具体产品类和对应的具体工厂类，无须对原工厂进行任何修改，满足开闭原则

缺点：

• 每增加一个产品就要增加一个具体产品类和一个对应的具体工厂类，这增加了系统的复杂度

实例

抽象工厂类：

public interface CoffeeFactory {
	Coffee createCoffee();
}

具体工厂类：

public class AmericanCoffeeFactory implements CoffeeFactory{
	@Override
	public Coffee createCoffee(){
		Coffee americanCoffee = new AmericanCoffee();
		return americanCoffee;
	}
}
public class LatteCoffeeFactory implements CoffeeFactory{
	@Override
	public Coffee createCoffee() {
		Coffee latteCoffee = new LatteCoffee();
		return latteCoffee;
	}
}

抽象产品类：

public abstract class Coffee {
	public void addMilk(){
		System.out.println("加糖");
	}
	public void addSuger(){
		System.out.println("加奶");
	}
	public abstract void show();
}

具体产品类：

public class AmericanCoffee extends Coffee {
	@Override
	public void show() {
		System.out.println("美式咖啡");
	}
}
public class LatteCoffee extends Coffee {
	@Override
	public void show() {
		System.out.println("拿铁咖啡");
	}
}

测试类：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		CoffeeFactory americanCoffeeFactory = new AmericanCoffeeFactory();
		Coffee coffee = americanCoffeeFactory.createCoffee();
		coffee.show();
		coffee.addMilk();
		coffee.addSuger();
	}
}

抽象工厂模式

前面介绍的工厂方法模式中考虑的是一类产品的生产，如畜牧场只养动物、电视机厂只生产电视机等

这些工厂只生产同种类产品，同种类产品称为同等级产品，也就是说：工厂方法模式只考虑生产同等级的产品，但是在现实生活中许多工厂是综合型的工厂，能生产多等级（种类）的产品，如电器厂既生产电视机又生产洗衣机或空调

抽象工厂模式将考虑多级产品的生产，将同一个具体工厂所生产的位于不同等级的一组产品称为一个产品族

概念

是一种为访问类提供一个创建一组相关或相互依赖对象的接口，且访问类无须指定所要产品的具体类型就能得到同族的不同等级的产品模式结构

抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，工厂方法模式只生产一个等级的产品，而抽象工厂模式可以生产多个等级的产品

结构

• 抽象工厂：提供了创建产品的接口，它包含多个创建产品的方法，可以创建多个不同等级的产品
• 具体工厂：主要实现抽象工厂中的多个抽象方法，完成具体产品的创建
• 抽象产品：定义了产品的规范，描述了产品的主要特征和功能，抽象工厂模式有多个抽象产品
• 具体产品：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间是多对一的关系

优缺点

优点：

• 当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，他能保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象

缺点：

• 当产品族中需要增加一个新的产品时，所有的工厂类都需要进行修改

使用场景

• 当需要创建的对象是一系列相互关联或相互依赖的产品族时，如电器工厂中的电视机、洗衣机、空调等
• 系统中有多个产品族，但每次只使用其中的某一族产品，如有人只喜欢穿某一个品牌的衣服和鞋
• 系统中提供了产品的类库，且所有产品的接口相同，客户端不依赖产品实例的创建细节和内部结构

实例

抽象工厂

public interface ElectronicProductFactory {
	Watch createWatch();

	Phone createPhone();
}

具体工厂

public class AppleFactory implements ElectronicProductFactory{
	@Override
	public Watch createWatch() {
		Watch watch = new AppleWatch();
		return watch;
	}

	@Override
	public Phone createPhone() {
		Phone phone = new IPhone();
		return phone;
	}
}
public class MiFactory implements ElectronicProductFactory{
	@Override
	public Watch createWatch() {
		Watch watch = new MiWatch();
		return watch;
	}

	@Override
	public Phone createPhone() {
		Phone mi14 = new Mi14();
		return mi14;
	}
}

抽象产品

public abstract class Phone {
	abstract void call();
}
public abstract class Watch {
	abstract void time();
}

具体产品

public class IPhone extends Phone{
	@Override
	void call() {
		System.out.println("使用IPhone打电话");
	}
}
public class Mi14 extends Phone{
	@Override
	void call() {
		System.out.println("使用Mi14打电话");
	}
}
public class MiWatch extends Watch{
	@Override
	void time() {
		System.out.println("使用小米手环看时间");
	}
}
public class AppleWatch extends Watch{
	@Override
	void time() {
		System.out.println("使用AppleWatch看时间");
	}
}

测试类

public class test {
	public static void main(String[] args) {
		ElectronicProductFactory appleFactory = new AppleFactory();
		ElectronicProductFactory miFactory = new MiFactory();
		Phone iPhone = appleFactory.createPhone();
		Phone mi14 = miFactory.createPhone();
		iPhone.call();
		mi14.call();
		Watch appleWatch = appleFactory.createWatch();
		appleWatch.time();
	}
}

模式扩展

简单工厂+配置文件解耦合

可以通过工厂模式+配置文件的方式解除工厂对象和产品对象的耦合。在工厂类中加载配置文件中的全类名，并创建队形进行存出，客户端如果需要对象，直接进行获取即可

第一步：定义配置文件

american=com.bbober.pattern.Americancoffee
latte=com.bbober.pattern.Lattecoffee

第二步：该井工厂类

public class CoffeeFactory {

	private static Map<String,Coffee> map = new HashMap<>();

	static {
		Properties p = new Properties();
		InputStream is =CoffeeFactory.class.getClassLoader().getResourceAsStream("CoffeeBean.properties");
		try {
			p.load(is);
			Set<Object> keys = p.keySet();
			for (Object key : keys) {
				String className = (String) p.get(key);
				Class clazz = Class.forName(className);
				Coffee coffee = (Coffee) clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
				map.put((String) key,coffee);
			}
		} catch (Exception e) {
			throw new RuntimeException(e);
		}

	}
	public static Coffee crateCoffee(String name){
		return map.getOrDefault(name,null);
	}
}

静态成员变量用来存储创建的对象（键存储的是名称，值存储的是对应的对象），而读取配置文件以及创建对象写在静态代码块中，目的是只需要执行一次

对于如何将配置文件绑定到实体类上详见：SpringBoot中如何将application.properties配置文件中的属性绑定到实体类上 - 掘金 (juejin.cn)

JDK中的工厂模式

Collection.iterator方法：

使用迭代器遍历集合，获取集合中的元素，而单列集合获取迭代器的方法就使用到了工厂方法模式

JDK中的工厂模式

Collection.iterator方法：

使用迭代器遍历集合，获取集合中的元素，而单列集合获取迭代器的方法就使用到了工厂方法模式