【Java】设计模式——工厂模式

前言

在软件开发中,设计模式是一种解决常见问题的标准方法。工厂模式(Factory Pattern)是其中最常用的一种创建型设计模式,它提供了一个接口用于创建对象,但不暴露对象的创建逻辑。通过工厂模式,我们可以将对象的创建与使用分离,使得系统具有更好的灵活性和可扩展性。

1. 什么是工厂模式

工厂模式属于创建型模式,其核心思想是通过工厂类(或方法)来创建对象,而不是直接在客户端代码中使用 new 关键字来实例化对象。通过这种方式,工厂模式将对象的创建过程封装起来,减少了系统中直接依赖具体类的情况,从而使得系统在扩展时更加灵活。


2. 工厂模式的分类

工厂模式可以分为三种常见的形式:

  • 简单工厂模式(Simple Factory):通过一个工厂类来实例化不同类型的对象。
  • 工厂方法模式(Factory Method):通过子类来决定具体创建哪个类的实例。
  • 抽象工厂模式(Abstract Factory):提供一个接口,用来创建相关或依赖对象的家族。

我们下面将重点介绍简单工厂模式和工厂方法模式。


2.1 简单工厂模式

假设我们有一个场景,需要根据用户的选择创建不同类型的汽车。我们可以使用简单工厂模式来实现这一功能。

首先,定义一个产品接口或抽象类,表示所有产品的公共方法。

java 复制代码
public interface Car {
    void drive();
}

然后,实现具体的汽车类。

bash 复制代码
public class SedanCar implements Car {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("驾驶轿车");
    }
}

public class SUVCar implements Car {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("驾驶SUV");
    }
}

接下来,创建一个工厂类,根据参数决定创建哪种类型的汽车。

java 复制代码
public class CarFactory {
    public static Car createCar(String type) {
        if ("sedan".equals(type)) {
            return new SedanCar();
        } else if ("suv".equals(type)) {
            return new SUVCar();
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("未知的汽车类型");
        }
    }
}

最后,在客户端代码中使用工厂类来创建汽车对象。

java 复制代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Car sedan = CarFactory.createCar("sedan");
        sedan.drive();

        Car suv = CarFactory.createCar("suv");
        suv.drive();
    }
}

简单工厂模式通过一个 CarFactory 类来决定创建具体的 Car 实现类。在客户端代码中,我们只需要通过工厂类获取所需对象,而无需关心具体对象的创建过程。这种方式使得系统更具灵活性,客户端代码的耦合度也较低,适用于产品种类较少且不需要扩展的情况。


2.2 工厂方法模式

假设我们希望每个子类都能创建自己的产品,可以使用工厂方法模式。

同样,定义一个产品接口或抽象类。

java 复制代码
public interface Car {
    void drive();
}

实现具体的汽车类。

java 复制代码
public class SedanCar implements Car {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("驾驶轿车");
    }
}

public class SUVCar implements Car {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("驾驶SUV");
    }
}

定义一个工厂接口,声明创建产品的抽象方法。

java 复制代码
public interface CarFactory {
    Car createCar();
}

实现具体的工厂类,每个工厂类负责创建一种特定的产品。

java 复制代码
public class SedanCarFactory implements CarFactory {
    @Override
    public Car createCar() {
        return new SedanCar();
    }
}

public class SUVCarFactory implements CarFactory {
    @Override
    public Car createCar() {
        return new SUVCar();
    }
}

在客户端代码中使用工厂方法来创建汽车对象。

java 复制代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        CarFactory sedanFactory = new SedanCarFactory();
        Car sedan = sedanFactory.createCar();
        sedan.drive();

        CarFactory suvFactory = new SUVCarFactory();
        Car suv = suvFactory.createCar();
        suv.drive();
    }
}

工厂方法模式将对象的创建委托给具体的工厂类,而不是由客户端直接决定对象的创建方式。每个工厂类都负责创建一种特定类型的对象,这使得系统在扩展时可以灵活地添加新的产品类型,而无需修改现有的代码,适用于产品种类较多且需要扩展的情况。


3. 工厂模式的优缺点

优点:

  • 解耦:工厂模式通过抽象工厂类和具体实现类,将对象的创建与使用分离,从而减少了客户端对具体类的依赖。
  • 扩展性强:如果需要增加新的产品类型,只需添加一个新的具体产品类及相应的工厂类,而不需要修改现有的代码。
  • 单一职责:工厂类负责创建对象,符合单一职责原则,使得系统的设计更加清晰。

缺点:

  • 增加类的数量:工厂模式需要额外的工厂类和产品类,会导致系统中类的数量增加。
  • 复杂性增加:对于简单的对象创建,使用工厂模式可能会显得过于复杂。

4. 总结

工厂模式是一种常用的创建型设计模式,它通过将对象的创建过程封装到工厂类中,减少了客户端与具体类的耦合。通过使用工厂模式,我们可以更好地组织和管理对象的创建,提升代码的灵活性和可维护性。在实际开发中,工厂模式特别适合处理需要创建多个相似对象的场景,尤其是在产品种类较多、类的扩展较为频繁时,工厂模式显得尤为重要。

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