java设计模式三

工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一个创建对象的接口，但允许子类决定实例化哪一个类。工厂模式有几种变体，包括简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。下面通过一个简化的案例和对Java标准库中使用工厂模式的源码分析来说明这一模式。

简单工厂模式案例

假设我们要创建不同类型的形状（Shape），如圆形（Circle）、正方形（Square）等，但不希望在客户端代码中直接使用`new`关键字来创建具体形状的对象，以保持代码的灵活性和扩展性。

首先定义一个`Shape`接口：

```java

java 复制代码

public interface Shape {
    void draw();
}

```

然后创建几个实现这个接口的具体形状类：

```java

java 复制代码

public class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing Circle");
    }
}

public class Square implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing Square");
    }
}

```

接下来是简单工厂类，它负责根据输入创建具体的形状对象：

```java

java 复制代码

public class ShapeFactory {
    public static Shape getShape(String shapeType) {
        if (shapeType == null) {
            return null;
        }
        if ("CIRCLE".equalsIgnoreCase(shapeType)) {
            return new Circle();
        } else if ("SQUARE".equalsIgnoreCase(shapeType)) {
            return new Square();
        }
        // 可以添加更多形状
        throw new IllegalArgumentException("Invalid shape type");
    }
}

```

客户端代码使用工厂来获取形状对象，而无需了解具体创建细节：

```java

java 复制代码

public class SimpleFactoryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Shape circle = ShapeFactory.getShape("CIRCLE");
        circle.draw();

        Shape square = ShapeFactory.getShape("SQUARE");
        square.draw();
    }
}

```

Java标准库中的工厂模式示例：`java.util.Calendar`

Java标准库中的`Calendar`类是一个使用工厂方法模式的例子。它提供了一个静态方法`getInstance()`，该方法返回一个`Calendar`实例，这个实例是根据系统的默认时区和语言环境创建的。

```java

java 复制代码

public class Calendar {
    // 防止实例化
    private Calendar() {}

    public static Calendar getInstance() {
        return createCalendar(TimeZone.getDefaultRef(), Locale.getDefault(Locale.Category.FORMAT));
    }

    // 实际创建日历实例的私有方法
    private static Calendar createCalendar(TimeZone zone, Locale locale) {
        // 实现细节...
    }
}

```

在这个例子中，`getInstance()`方法就是工厂方法，它隐藏了`Calendar`实例的具体创建逻辑，使得客户端能够以一种统一且易于使用的方式获得`Calendar`对象，同时保持了系统的灵活性和扩展性。

以上展示了工厂模式的基本概念、一个简单的实现案例，以及在Java标准库中的应用示例。在实际应用中，根据项目的复杂度和需求，可以选择合适的工厂模式变体来设计代码结构。

工厂方法模式案例

工厂方法模式与简单工厂模式的主要区别在于，它为每个产品类提供一个对应的工厂类，这样做的好处是当需要添加新产品时，只需要添加相应的产品类和工厂类即可，不需要修改已有的代码，符合开闭原则。

假设我们扩展上面的形状例子，采用工厂方法模式：

首先，定义一个工厂接口：

```java

java 复制代码

public interface ShapeFactory {
    Shape createShape();
}

```

然后，为每种形状创建对应的工厂类：

```java

java 复制代码

public class CircleFactory implements ShapeFactory {
    @Override
    public Shape createShape() {
        return new Circle();
    }
}

public class SquareFactory implements ShapeFactory {
    @Override
    public Shape createShape() {
        return new Square();
    }
}

```

客户端代码不再直接与具体工厂或产品交互，而是通过工厂接口操作：

```java

java 复制代码

public class FactoryMethodDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ShapeFactory circleFactory = new CircleFactory();
        Shape circle = circleFactory.createShape();
        circle.draw();

        ShapeFactory squareFactory = new SquareFactory();
        Shape square = squareFactory.createShape();
        square.draw();
    }
}

```

抽象工厂模式案例

抽象工厂模式提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。

假设我们的图形系统除了形状外，还包含颜色。我们可以定义两个接口，一个是形状工厂，另一个是颜色工厂，然后创建一个抽象工厂来组合这两个工厂：

```java

java 复制代码

public interface Color {
    void fill();
}

public class Red implements Color {
    @Override
    public void fill() {
        System.out.println("Filling with Red color");
    }
}

// 省略其他颜色类...

public interface AbstractFactory {
    Shape getShape(String shapeType);
    Color getColor(String colorType);
}

public class ShapeColorFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public Shape getShape(String shapeType) {
        // 实现与简单工厂类似，根据类型返回具体形状
    }

    @Override
    public Color getColor(String colorType) {
        // 根据类型返回具体颜色
    }
}

```

客户端通过抽象工厂来获取形状和颜色：

```java

java 复制代码

public class AbstractFactoryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractFactory factory = new ShapeColorFactory();

        Shape shape = factory.getShape("CIRCLE");
        shape.draw();

        Color color = factory.getColor("RED");
        color.fill();
    }
}

```

总结

**简单工厂模式**：一个工厂类负责所有产品的创建，易于使用但不便于扩展和维护。
**工厂方法模式**：每个产品都有对应的工厂类，符合开闭原则，易于扩展，但会增加类的数量。
**抽象工厂模式**：提供一个接口来创建一系列相关或相互依赖的对象，适合系统中有多组产品族的情况。

选择哪种工厂模式取决于项目需求的复杂度和预期的扩展性。