Java简单工厂,工厂方法,抽象工厂模式怎么实现

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1、简单工厂模式

1.定义

简单工厂模式(Simple Factory Pattern)是指由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。
属于创建型模式，但它不属于GOF23种设计模式。

2.代码案例

假设以罐头产品的制造为案例

第一步：定义罐头的顶层接口类ICanned

/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.simplefactory * @Description: 罐头顶层接口 * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-17 17:52 */public interface ICanned {    /**     * 展示罐头名称     * 
     *     * @return void     * @author HuangZhiGao     * @date 2022/2/17/017 17:54     */    void showCannedName();}

第二步：分别编写两个具体的实现类FruitCanned和BeefCanned

/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.simplefactory * @Description: 水果罐头 * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-17 17:56 */public class FruitCanned implements ICanned {    @Override    public void showCannedName() {        System.out.println("名称：水果罐头");    }}

/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.simplefactory * @Description: 牛肉罐头 * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-17 17:57 */public class BeefCanned implements ICanned {    @Override    public void showCannedName() {        System.out.println("名称：牛肉罐头");    }}

第三步：编写工厂类

import com.hzg.study.design.pattern.factory.common.ICanned;/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.simplefactory * @Description: 罐头工厂类 * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-17 18:16 */public class CannedFactory {    /**     * 创建罐头的方法     * 
     *     * @param clazz     * @return com.hzg.study.design.pattern.factory.common.ICanned     * @author HuangZhiGao     * @date 2022/2/17/017 18:18     */    public ICanned createCanned(Class clazz) {        if (null != clazz) {            try {                return clazz.newInstance();            } catch (Exception e) {                e.printStackTrace();            }        }        return null;    }}

第四步：main方法测试、查看类图

import com.hzg.study.design.pattern.factory.common.BeefCanned;import com.hzg.study.design.pattern.factory.common.FruitCanned;import com.hzg.study.design.pattern.factory.common.ICanned;/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.simplefactory * @Description: 测试类 * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-17 18:22 */public class SimpleFactoryTest {    public static void main(String[] args) {        CannedFactory cannedFactory = new CannedFactory();        ICanned fruitCanned = cannedFactory.createCanned(FruitCanned.class);        fruitCanned.showCannedName();        System.out.println("----------------------------------------");        ICanned beefCanned = cannedFactory.createCanned(BeefCanned.class);        beefCanned.showCannedName();    }}

运行结果：

名称：水果罐头
----------------------------------------
名称：牛肉罐头

简单工厂模式类图：

3.适用场景

工厂类负责创建的对象较少，不需要关心创建对象的逻辑

4.优缺点

优点：

简化了客户端创建对象的过程

缺点：

1.工厂类职责相对较重，在一定程度上可能违背开闭原则(增加新的产品可能需要修改工厂类逻辑)
2.不易于扩展过于复杂的产品结构

2、工厂方法模式

1.定义

工厂方法模式(Factory Method Pattern)是指定义一个创建对象的接口，但让实现这个接口的类来决定实例化哪个类，工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。
属于创建型设计模式。

2.代码案例

需要使用到简单工厂模式的ICanned、FruitCanned、BeefCanned

第一步：定义罐头工厂顶层接口类ICannedFactory

import com.hzg.study.design.pattern.factory.common.ICanned;/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.factorymethod * @Description: 罐头工厂顶层接口 * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-18 10:03 */public interface ICannedFactory {    /**     * 创建罐头方法     * 
     *     * @return void     * @author HuangZhiGao     * @date 2022/2/18/018 10:04     */    ICanned doCreateCanned();}

第二步：分别编写两个具体的工厂实现类FruitCannedFactory和BeefCannedFactory

import com.hzg.study.design.pattern.factory.common.FruitCanned;import com.hzg.study.design.pattern.factory.common.ICanned;/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.factorymethod * @Description: 水果罐头工厂类 * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-18 10:05 */public class FruitCannedFactory implements ICannedFactory {    @Override    public ICanned doCreateCanned() {        return new FruitCanned();    }}

import com.hzg.study.design.pattern.factory.common.BeefCanned;import com.hzg.study.design.pattern.factory.common.ICanned;/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.factorymethod * @Description: 牛肉罐头工厂类 * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-18 10:08 */public class BeefCannedFactory implements ICannedFactory {    @Override    public ICanned doCreateCanned() {        return new BeefCanned();    }}

第三步：main方法测试、查看类图

import com.hzg.study.design.pattern.factory.common.BeefCanned;import com.hzg.study.design.pattern.factory.common.FruitCanned;import com.hzg.study.design.pattern.factory.common.ICanned;/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.simplefactory * @Description: 测试类 * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-17 18:22 */public class SimpleFactoryTest {    public static void main(String[] args) {        CannedFactory cannedFactory = new CannedFactory();        ICanned fruitCanned = cannedFactory.createCanned(FruitCanned.class);        fruitCanned.showCannedName();        System.out.println("----------------------------------------");        ICanned beefCanned = cannedFactory.createCanned(BeefCanned.class);        beefCanned.showCannedName();    }}

运行结果：

名称：水果罐头
----------------------------------------
名称：牛肉罐头

工厂方法模式类图：

3.适用场景

创建对象需要大量重复的代码。
客户端(应用层)不依赖于产品类实例如何被创建、实现等细节。
一个类通过其子类来指定创建哪个对象。

4.优缺点

优点：

1.用户只需关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节。
2.加入新产品符合开闭原则，提高了系统的可扩展性。

缺点：

1.类的个数容易过多，增加了代码结构的复杂度。
2.增加了系统的抽象性和理解难度。

3、抽象工厂模式

1.定义

抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)是指提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，无须指定他们具体的类。
属于创建型设计模式。

抽象工厂模式有产品族和产品等级的概念，可以通俗的理解为

产品族相当于不同品牌的产品合集，产品等级相当于不同品牌的同一种产品

例如：水果罐头的材料信息、标签信息组成了一个产品族，牛肉罐头的材料信息、标签信息组成了一个产品族

水果罐头的材料信息、牛肉罐头的材料信息组成一个产品等级，水果罐头的标签信息、牛肉罐头的标签信息组成一个产品等级

2.代码案例

假设制造一个罐头包含两个部分(材料信息+标签信息)

第一步：分别定义罐头材料信息接口IMaterialInfo和罐头标签信息接口ITagInfo

/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.abstractfactory * @Description: 罐头材料信息接口 * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-18 10:51 */public interface IMaterialInfo {    /**     * 打印材料信息     * 
     *     * @return void     * @author HuangZhiGao     * @date 2022/2/18/018 10:57     */    void printMaterialInfo();}

/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.abstractfactory * @Description: 罐头标签信息接口 * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-18 10:48 */public interface ITagInfo {    /**     * 打印标签信息     * 
     *     * @return void     * @author HuangZhiGao     * @date 2022/2/18/018 10:57     */    void printTagInfo();}

第二步：定义罐头的顶层工厂接口类ICannedFactory

/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.abstractfactory * @Description: 顶层工厂接口：一个罐头包含两个部分(材料信息+标签信息) * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-18 10:47 */public interface ICannedFactory {    IMaterialInfo createMaterialInfo();    ITagInfo createTagInfo();}

第三步：分别编写具体实现类FruitMaterialInfo、FruitTagInfo和BeefMaterialInfo、BeefTagInfo

/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.abstractfactory * @Description: * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-18 11:05 */public class FruitMaterialInfo implements IMaterialInfo {    @Override    public void printMaterialInfo() {        System.out.println("材料：水果");    }}

/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.abstractfactory * @Description: * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-18 11:05 */public class FruitTagInfo implements ITagInfo {    @Override    public void printTagInfo() {        System.out.println("标签：2022升级版水果罐头");    }}

/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.abstractfactory * @Description: * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-18 11:05 */public class BeefMaterialInfo implements IMaterialInfo {    @Override    public void printMaterialInfo() {        System.out.println("材料：牛肉");    }}

/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.abstractfactory * @Description: * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-18 11:06 */public class BeefTagInfo implements ITagInfo {    @Override    public void printTagInfo() {        System.out.println("标签：2022升级版牛肉罐头");    }}/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.abstractfactory * @Description: * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-18 11:06 */public class BeefTagInfo implements ITagInfo {    @Override    public void printTagInfo() {        System.out.println("标签：2022升级版牛肉罐头");    }}

第四步：分别编写工厂具体实现类FruitCannedFactory、BeefCannedFactory

/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.abstractfactory * @Description: * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-18 11:04 */public class FruitCannedFactory implements ICannedFactory {    @Override    public IMaterialInfo createMaterialInfo() {        return new FruitMaterialInfo();    }    @Override    public ITagInfo createTagInfo() {        return new FruitTagInfo();    }}

/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.abstractfactory * @Description: * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-18 11:04 */public class BeefCannedFactory implements ICannedFactory {    @Override    public IMaterialInfo createMaterialInfo() {        return new BeefMaterialInfo();    }    @Override    public ITagInfo createTagInfo() {        return new BeefTagInfo();    }}

第五步：main方法测试、查看类图

/** * @Package: com.hzg.study.design.pattern.factory.abstractfactory * @Description: * @Author: HuangZhiGao * @CreateDate: 2022-02-18 11:12 */public class AbstractFactoryTest {    public static void main(String[] args) {        ICannedFactory beefCannedFactory = new BeefCannedFactory();        beefCannedFactory.createMaterialInfo().printMaterialInfo();        beefCannedFactory.createTagInfo().printTagInfo();        System.out.println("----------------------------------------");        ICannedFactory fruitCannedFactory = new FruitCannedFactory();        fruitCannedFactory.createMaterialInfo().printMaterialInfo();        fruitCannedFactory.createTagInfo().printTagInfo();    }}

运行结果：

材料：牛肉
标签：2022升级版牛肉罐头
----------------------------------------
材料：水果
标签：2022升级版水果罐头

抽象工厂模式类图：

3.适用场景

客户端(应用层)不依赖于产品类实例如何被创建、实现等细节。
强调一系列相关的产品对象(属于同一产品族)一起使用创建对象需要大量重复的代码。
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具体实现。

4.优缺点

优点：

1.具体产品在应用层代码隔离，无须关心创建细节。
2.将一个系列的产品族统一到一起创建。

缺点：

1.规定了所有可能被创建的产品集合，产品族中扩展新的产品困难，需要修改抽象工厂的接口。
2.增加了系统的抽象性和理解难度。

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