设计模式 - 工厂模式 精准梳理&精准记忆

1、代码片段 - 带入理解

一、核心模式分类

1. 简单工厂模式（编程习惯，非 GoF 设计模式）
2. 工厂方法模式（GoF 创建型模式）
3. 抽象工厂模式（GoF 创建型模式）

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二、演变过程：咖啡店案例

初始实现

// 咖啡基类
abstract class Coffee {
     public abstract String getName();
}

class AmericanCoffee extends Coffee {}
class LatteCoffee extends Coffee {}

// 咖啡店直接创建对象
class CoffeeStore {
     public Coffee orderCoffee(String type) {
          if ("american".equals(type)) {
               return new AmericanCoffee();
          } else {
               return new LatteCoffee();
          }
     }
}

问题 违反开闭原则，新增咖啡类型需修改订单方法

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三、改进方案演变

1、简单工厂模式

class SimpleCoffeeFactory {
    public Coffee createCoffee(String type) {
        // 创建逻辑...
    }
}

class CoffeeStore {
    private SimpleCoffeeFactory factory;
    public Coffee orderCoffee(String type) {
        return factory.createCoffee(type);
    }
}

• 优点 解耦对象创建
• 缺点 仍需修改工厂代码，违反开闭原则

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2、工厂方法模式

interface CoffeeFactory {
    Coffee createCoffee();
}

class AmericanFactory implements CoffeeFactory {
    public Coffee createCoffee() { return new AmericanCoffee(); }
}

class CoffeeStore {
    private CoffeeFactory factory;
    public void setFactory(CoffeeFactory factory) {
        this.factory = factory;
    }
    public Coffee orderCoffee() {
        return factory.createCoffee();
    }
}

• 优点 完全遵循开闭原则
• 缺点 类数量激增（类爆炸问题）

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3、抽象工厂模式

interface DessertFactory {
    Coffee createCoffee();
    Dessert createDessert();
}

class AmericanDessertFactory implements DessertFactory {
    public Coffee createCoffee() { return new AmericanCoffee(); }
    public Dessert createDessert() { return new MatchaMousse(); }
}

• 优点 管理产品族（咖啡+甜点的组合）
• 代价 新增产品类型需修改所有工厂接口

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4、模式对比表

模式特性	简单工厂	工厂方法	抽象工厂
扩展性	修改工厂类	新增工厂子类	新增工厂实现类
产品维度	单一产品	单一产品	产品族（多相关产品）
开闭原则	违反	遵循	部分遵循
复杂度	低	中	高
典型应用场景	简单对象创建	需要灵活扩展的产品创建	系列关联产品的组合创建

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四、进阶应用技巧

1、静态工厂

class SimpleCoffeeFactory {
     public static Coffee createCoffee(String type) {
          // 创建逻辑...
     }
}

2、配置化工厂

# bean.properties
american=com.example.AmericanCoffee
latte=com.example.LatteCoffee

class ConfigFactory {
     private static Map<String, Coffee> cache = new HashMap<>();

     static {
          // 加载配置文件，反射创建对象存入缓存
     }

     public static Coffee getCoffee(String key) {
          return cache.get(key);
     }
}

全部代码

public class CoffeeFactory {
     // 加载配置文件, 获取配置文件中配置的全类名, 并创建该类的对象进行存储
     // 1.定义容器对象用来存储咖啡对象
     private static HashMap<String, Coffee> map = new HashMap<String, Coffee>();

     // 2.加载配置文件, 只需要加载一次
     static {
          // 2.1 创建proper.ties 对象
          Properties p = new Properties();
          // 2.2调用p对象中的load 方法进行配置文件的加载   获取字节码 -> 获取类加载器 -> 获取目标资源(返回inputStream)
          InputStream is = CoffeeFactory.class.getClassLoader().getResourceAsStream("bean.properties");
          try {
               // 加载资源
               p.load(is);
               // 从p集合中获取全类名并创建对象
               Set<Object> keys = p.keySet();
               for (Object key : keys) {
                    String className = p.getProperty((String) key);
                    // 通过反射创建对象
                    Class<?> clazz = Class.forName(className);
                    Coffee coffee = (Coffee) clazz.newInstance();// 创建对象
                    // 将名称和对象存储到容器中
                    map.put((String) key,coffee);
               }
          } catch (IOException | ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException e) {
               e.printStackTrace();
          }
     }

     // 根据名称获取对象
     public static Coffee createCoffee(String name){
          return map.get(name);
     }
}

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五、JDK典型案例

1. 集合迭代器

// 工厂方法模式应用
Collection<String> coll = new ArrayList<>();
Iterator<String> it = coll.iterator(); // ArrayList内部实现Iterator

2. 日期工具

Calendar cal = Calendar.getInstance(); // 根据时区返回不同实现
DateFormat df = DateFormat.getInstance();

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2、文字提炼 - 记忆切入点

一、简单工厂模式

1、核心思想

将对象创建逻辑集中在一个"工厂类"中，通过 参数 控制具体产品类型。

• 关键步骤

  1. 定义产品接口

     创建抽象基类（如 Coffee），声明所有产品共有的方法（如 getName()）

  2. 实现具体产品

     继承基类创建具体产品（如 AmericanCoffee 和 LatteCoffee），各自实现特有逻辑

  3. 构建工厂类

     创建 SimpleCoffeeFactory 类，内部包含静态/实例方法（如 createCoffee(type)），通过 if-else 或 switch 判断参数类型，返回对应的具体产品实例

  4. 客户端调用

     客户端（如CoffeeStore）持有工厂引用，调用createCoffee()时传入类型参数，无需直接接触具体产品类

• 典型特征

  • 工厂类包含所有产品的创建逻辑

  • 新增产品必须修改工厂类代码

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二、工厂方法模式

2、核心思想

将对象的创建 延迟 到子类，每个产品对应一个专属工厂。

• 关键步骤

  1. 定义抽象工厂接口

     创建CoffeeFactory接口，声明抽象方法（如createCoffee()）

  2. 实现具体工厂

     为每个产品创建专属工厂类（如AmericanCoffeeFactory和LatteCoffeeFactory），在createCoffee()中返回对应的具体产品实例

  3. 客户端依赖抽象

     客户端类（如CoffeeStore）持有工厂接口的引用，通过setFactory()方法注入具体工厂

  4. 动态创建产品

     客户端调用factory.createCoffee()时，实际执行的是具体工厂类中实现的创建逻辑

• 典型特征

  • 每个产品对应一个独立工厂类

  • 新增产品只需添加新工厂，无需修改已有代码

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三、抽象工厂模式

2、核心思想

创建相关产品族的工厂，保证产品之间的兼容性。

• 关键步骤

  1. 定义产品族接口

     创建多个抽象产品接口（如 Coffee: 咖啡 和 Dessert: 甜点），每个接口代表一类产品

  2. 定义抽象工厂接口

     创建DessertFactory: 甜点工厂接口，声明创建系列产品的方法（如 createCoffee() 和 createDessert() ）

  3. 实现具体工厂

     为每个产品族创建工厂类（如AmericanDessertFactory: 美式甜点工厂），同时实现该族内 所有产品的创建逻辑

  4. 客户端组合使用

     客户端通过选择具体工厂，获得配套的产品组合（如美式咖啡 + 抹茶慕斯），确保产品间的兼容性

• 典型特征

  • 一个工厂创建多个关联产品

  • 新增产品类型时, 需要修改所有工厂接口

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四、工厂模式历史演进

1. 简单工厂 解决直接 new 对象带来的耦合问题，但工厂本身成为新的耦合点
2. 工厂方法 通过多态工厂解耦，支持扩展但容易产生类爆炸
3. 抽象工厂 应对产品组合需求，用更高维度的抽象管理关联对象

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五、记忆点 - 关键区别

• 考虑创建目标时

  • 简单工厂 单一产品
  • 工厂方法 单一产品
  • 抽象工厂 产品族

• 考虑扩展代价时

  • 简单工厂 修改工厂类
  • 工厂方法 新增工厂类
  • 抽象工厂 修改所有工厂接口

• 考虑设计重心时

  • 简单工厂 创建逻辑集中化
  • 工厂方法 创建责任分散化
  • 抽象工厂 产品组合约束

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提炼

模式选择指南

1. 简单工厂 适用于对象创建逻辑简单，不需要频繁扩展
2. 工厂方法 适合需要灵活扩展产品类型的场景
3. 抽象工厂 适用于管理产品族，强调相关产品必须配套使用

关键设计原则体现

1. 开闭原则 工厂方法模式的典型体现
2. 单一职责 每个工厂只负责创建特定对象
3. 依赖倒置 客户端依赖抽象接口而非具体实现

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