工厂模式 vs 策略模式：设计模式中的 “创建者” 与 “决策者”

梵高的代码色盘2025-05-30 9:29

在日常工作里，需求变动或者新增功能是再常见不过的事情了。而面对这种情况时，那些耦合度较高的代码就会给我们带来不少麻烦，因为在这样的代码基础上添加新需求往往困难重重。为了保证系统的稳定性，我们在添加新需求时，最好避免直接修改前人编写的代码，否则可能会破坏原有的稳定结构。

接下来，我会为大家介绍两种非常实用的设计模式 ------ 工厂模式和策略模式。如果您已经对这两种设计模式了如指掌，那么可以直接跳过下面的介绍内容。

下文中出现的案例代码在：https://gitee.com/dingchen0000/blog-notes.git

工厂模式

介绍

在传统的编程方式里，当我们需要使用某个对象时，就会直接使用new关键字去创建它，就好像我们自己亲手打造一个工具，打造完成后就能马上使用。但这种方式在项目规模变大、逻辑变复杂后，会带来很多问题，而工厂模式的出现就是为了解决这些问题。

想象一下，我们在一个电子工厂里工作。你创造出了一个智能机器人，它有灵活的手臂（属性）和稳健的轮子（属性），能够高效地替你组装零件（方法）。在传统模式下，你创造出这个机器人后，就可以直接给它下达指令，让它开始工作。同样，你的同事创造了一台智能冰箱，它有超大的存储空间（属性）和智能的温度调节功能（方法），你的同事也能直接操作这台冰箱。

然而，如果有其他部门的同事想要使用你们创造的机器人和冰箱，就会变得很麻烦。他们需要分别找你和你的同事，经过你们的同意才能使用，这无疑增加了沟通成本和使用的复杂性。

为了解决这个问题，工厂引入了一个统一的管理部门（工厂模式）。你和你的同事把创造好的机器人和冰箱都交给这个管理部门，当其他部门的同事需要使用机器人或冰箱时，只需要向这个管理部门提出申请，管理部门就会根据需求提供相应的设备。这样一来，使用者不需要关心设备是如何制造出来的，也不需要和具体的创造者沟通，大大提高了使用效率，降低了各个部门之间的耦合度。

在代码的世界里也是一样。假设我们有不同的促销策略，比如打折、满减、赠品等。如果没有工厂模式，在需要使用这些策略时，我们就得在代码里到处使用new关键字来创建策略对象，这样会让代码变得混乱，而且一旦策略的创建逻辑发生变化，就需要修改大量的代码。而使用工厂模式，我们可以把这些策略对象的创建逻辑封装在一个工厂类里，当需要使用某个策略时，只需要向工厂类请求，由工厂类来创建并返回相应的对象，这样就实现了对象的创建和使用的分离，降低了代码的耦合度，提高了代码的可维护性和可扩展性。

非工厂案例

在传统编程中，当需要实现打折促销功能时，通常会在业务逻辑代码里直接创建并使用打折策略对象。下面结合你提供的代码片段，以 Java 为例说明传统做法：

传统的模式

java 复制代码 
// 1. 定义促销策略接口
interface PromotionStrategy {
    double calculateDiscount(double orderAmount);
}

// 2. 实现具体策略类
class DiscountStrategy implements PromotionStrategy {
    @Override
    public double calculateDiscount(double orderAmount) {
        return orderAmount * 0.2; // 8折优惠
    }
}

class FullReduceStrategy implements PromotionStrategy {
    @Override
    public double calculateDiscount(double orderAmount) {
        return orderAmount >= 200 ? 50 : 0; // 满200减50
    }
}

// 3. 业务逻辑直接依赖具体策略
class OrderServiceWithoutFactory {
    public double calculateFinalPrice(double amount, String strategyType) {
        PromotionStrategy strategy;
        
        // 直接在业务逻辑中创建对象
        if ("DISCOUNT".equalsIgnoreCase(strategyType)) {
            strategy = new DiscountStrategy();
        } else if ("FULL_REDUCE".equalsIgnoreCase(strategyType)) {
            strategy = new FullReduceStrategy();
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("未知策略类型");
        }
        
        return amount - strategy.calculateDiscount(amount);
    }
}

// 4. 客户端调用
public class NonFactoryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        OrderServiceWithoutFactory service = new OrderServiceWithoutFactory();
        double finalPrice = service.calculateFinalPrice(300, "DISCOUNT");
        System.out.println("最终价格: " + finalPrice);
    }
}

  • 在非工厂模式中，对象的创建逻辑直接嵌入在业务代码里，这会导致以下几个严重的维护问题：

    代码分散问题

    在复杂系统中，对象创建可能散落在多个服务类、工具类甚至控制器中。例如：

    • 订单服务中直接new DiscountStrategy()
    • 营销活动模块中new FullReduceStrategy()
    • 定时任务里也可能创建相同对象

    当需要修改或扩展功能时，你需要：

    1. 找出所有创建该对象的地方
    2. 逐一修改，可能遗漏某些角落
    3. 承担引入新问题的风险

缺点：

依赖关系复杂

业务类不仅依赖抽象接口，还依赖具体实现类：

java 复制代码 
public class OrderServiceWithoutFactory {
    public double calculatePrice(double amount) {
        // 直接依赖具体类！
        PromotionStrategy strategy = new DiscountStrategy(); 
        return strategy.calculate(amount);
    }
}

这种强依赖导致：

  • 新增策略时必须修改业务类代码
  • 策略类的构造函数变化（如增加参数）会影响所有调用处
  • 难以进行单元测试（需实例化真实对象而非模拟对象）

在非工厂模式里，直接在业务代码中「硬编码」创建对象，就像把钥匙藏在家里各个抽屉里 ------ 看起来方便，实际用的时候全是麻烦：

代码像撒豆子，改一处得翻遍全项目

想象你要给超市所有收银台的「打折功能」升级：

  • 原本「满减策略」的代码，可能藏在：
    • 收银台的结账程序里（new FullReduceStrategy()）
    • 会员系统的积分兑换模块里（又一个new FullReduceStrategy()）
    • 甚至后台定时计算报表的脚本里（再来一个new FullReduceStrategy()）

当你想修改满减规则时：

  • 得像侦探一样，把全项目里所有写着FullReduceStrategy的地方都找出来（可能漏找某个角落）
  • 每个地方都要改一遍代码（比如把「满 200 减 50」改成「满 300 减 80」）
  • 改完还得担心：有没有漏掉某个地方？改完其他功能会不会出错？
业务代码和具体实现「锁死」，牵一发而动全身

举个生活例子：

你开了家奶茶店，菜单上写着「招牌奶茶 = 红茶 + 奶精 + 珍珠」（业务逻辑），但你直接在菜单里写死了「用 A 牌红茶、B 牌奶精」（依赖具体实现类）。

问题来了：

  • 新增口味麻烦：想推出「绿茶版奶茶」，必须把菜单上所有「红茶」字样都改成「绿茶」（新增策略必须改业务代码）。
  • 供应商换原料就崩溃：如果 A 牌红茶停产，你得把菜单上所有「A 牌红茶」换成「C 牌红茶」（策略类构造函数修改，所有调用处都得改）。
  • 没法模拟测试：想试试「用椰奶代替奶精」的效果，必须真的买椰奶回来试（单元测试时必须创建真实对象，没法用模拟数据）。

用代码举例就是：

java 复制代码 
// 业务代码直接「点名」要某个具体实现类
public class 收银台 {
    public double 计算价格(double 金额) {
        // 直接「new」一个具体的「满减策略」，就像直接说「我要A牌红茶」
        优惠策略 策略 = new 满减策略(); 
        return 金额 - 策略.计算优惠(金额);
    }
}

这样写死的后果就是：

  • 想换「打折策略」？必须改这里的new 满减策略()为new 打折策略()。
  • 满减策略的构造函数需要传参（比如new 满减策略(200, 50)）？所有用到它的地方都得跟着改参数。

工厂模式案例

java 复制代码 
// 1. 定义促销策略接口（与非工厂模式相同）
interface PromotionStrategy {
    double calculateDiscount(double orderAmount);
}

// 2. 实现具体策略类（与非工厂模式相同）
class DiscountStrategy implements PromotionStrategy {
    @Override
    public double calculateDiscount(double orderAmount) {
        return orderAmount * 0.2; // 8折优惠
    }
}

class FullReduceStrategy implements PromotionStrategy {
    @Override
    public double calculateDiscount(double orderAmount) {
        return orderAmount >= 200 ? 50 : 0; // 满200减50
    }
}

// 3. 创建工厂类
class PromotionStrategyFactory {
    public static PromotionStrategy createStrategy(String strategyType) {
        if ("DISCOUNT".equalsIgnoreCase(strategyType)) {
            return new DiscountStrategy();
        } else if ("FULL_REDUCE".equalsIgnoreCase(strategyType)) {
            return new FullReduceStrategy();
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("未知策略类型");
        }
    }
}

// 4. 业务逻辑通过工厂获取策略
class OrderServiceWithFactory {
    public double calculateFinalPrice(double amount, String strategyType) {
        // 通过工厂获取策略，不直接依赖具体类
        PromotionStrategy strategy = PromotionStrategyFactory.createStrategy(strategyType);
        return amount - strategy.calculateDiscount(amount);
    }
}

// 5. 客户端调用
public class FactoryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        OrderServiceWithFactory service = new OrderServiceWithFactory();
        double finalPrice = service.calculateFinalPrice(300, "FULL_REDUCE");
        System.out.println("最终价格: " + finalPrice);
    }
}

工厂模式的好处显然就是

  1. 单一修改点：新增策略只需在工厂类中注册，无需修改业务代码
  2. 依赖倒置：业务类只依赖工厂和抽象接口，不依赖具体实现
  3. 代码复用：复杂的初始化逻辑只需在工厂中实现一次
  4. 统一管理：对象创建规则集中维护，便于新增功能和团队协作
  5. 可测试性：可以轻松替换工厂实现（如使用模拟工厂）进行单元测试

总结

非工厂模式就像把「建房子的图纸」和「搬砖的步骤」混在一起写：

  • 简单场景下看似省事，但项目变大后，代码会像乱成一团的毛线 ------
    • 改一个功能要挖地三尺找代码
    • 牵一发而动全身，改完一处崩十处
    • 想测试新功能，必须把真实对象全跑一遍

而工厂模式就像找了个「专业包工头」（工厂类）专门管搬砖，业务代码只需要告诉包工头「我要盖客厅还是卧室」，剩下的细节全由包工头处理 ------ 既干净又省心。

策略模式

介绍

策略模式是一种行为型设计模式，其核心思想是：

  • 封装算法族：将不同的算法（或策略）封装成独立的类，使它们可以相互替换。
  • 解耦算法与使用：让算法的变化独立于使用算法的客户端，从而提高代码的灵活性和可扩展性

打个比方

你去餐厅吃饭，菜单上有「糖醋排骨」「鱼香肉丝」「麻婆豆腐」等菜品（这就是不同的「策略」）。

  • 你不需要自己进厨房炒菜（不用关心具体怎么做菜），只需要告诉服务员「我要哪道菜」（调用策略）。
  • 服务员（相当于「上下文类」）会根据你的选择，通知厨房做对应的菜（切换策略）。

策略模式的核心就像这个过程：把不同的「做事方法」封装起来，需要时随时切换，而调用者不用知道具体怎么实现。

案例说明

先定义「优惠规则」的统一标准（策略接口）

就像餐厅菜单上写着「所有菜品都要能算出价格」，我们先定一个接口：

java 复制代码 
public interface PromotionStrategy {
    double calculateDiscount(double orderAmount); // 不管怎么优惠，都要能算出优惠金额
}

作用：让所有优惠规则（打折、满减、赠品）都必须遵守这个「规矩」，方便后续统一管理。

每个优惠规则都是一个「独立菜品」（具体策略类）

  • 打折策略

    ：相当于「糖醋排骨」，具体做法是「打 8 折」：

    java 复制代码 
    public class DiscountStrategy implements PromotionStrategy {
    @Override
    public double calculateDiscount(double orderAmount) {
        return orderAmount * 0.2; // 直接算优惠金额
    }
}

  • 满减策略

    ：相当于「鱼香肉丝」，具体做法是「满 200 减 50」：

    java 复制代码 
    public class FullReduceStrategy implements PromotionStrategy {
    @Override
    public double calculateDiscount(double orderAmount) {
        return orderAmount >= 200 ? 50 : 0; // 满足条件才优惠
    }
}

  • 赠品策略：相当于「麻婆豆腐」，做法是「满 100 送赠品」（虽然不直接减钱，但也是一种策略）：

    java 复制代码 
    public class GiftStrategy implements PromotionStrategy {
    @Override
    public double calculateDiscount(double orderAmount) {
        if (orderAmount >= 100) {
            System.out.println("送你小风扇！"); // 执行赠品逻辑
        }
        return 0; // 金额不变
    }
}

关键点：每个策略类都是「自包含」的，就像厨房的不同厨师各自负责一道菜，互相不干扰。

上下文类：相当于「服务员」，负责切换策略

以前没有上下文类时，你得自己去厨房点菜（业务代码直接调用策略类），现在有了服务员，你只需要告诉她：「我要吃糖醋排骨」（调用上下文类的方法，传入策略类型）。

java 复制代码 
public class OrderContext {
    private PromotionStrategy currentStrategy; // 当前使用的策略（默认是空的）

    // 初始化时选一种策略（比如默认用打折）
    public OrderContext(PromotionStrategy strategy) {
        this.currentStrategy = strategy;
    }

    // 随时换策略！就像吃饭时突然想换菜，告诉服务员就行
    public void changeStrategy(PromotionStrategy newStrategy) {
        this.currentStrategy = newStrategy;
    }

    // 计算最终价格：交给当前策略去处理
    public double calculateFinalPrice(double orderAmount) {
        return orderAmount - currentStrategy.calculateDiscount(orderAmount);
    }
}

为什么需要上下文类？

  • 解耦调用逻辑：业务代码不用关心「怎么创建策略对象」，只需要告诉上下文「我要用哪个策略」。
  • 支持动态切换 ：比如用户下单时先用「打折策略」，付款前突然发现有满减活动，直接调用changeStrategy切换即可，不用改核心计算逻辑。

策略模式+工厂模式

在实际开发的时候呀，很少会只用到一种设计模式，一般都是好几种设计模式一起用。咱们就拿这个优惠策略的例子来说吧。

这个系统里的优惠策略可不止一种哦。要是以后想再增加新的优惠策略，就会在 PromotionStrategyFactory 这个工厂里创建新的对象。比如说以后又有了新的优惠方式，也得在这个工厂里来创建对应的对象。这里用到了策略模式，只要新的优惠策略实现 PromotionStrategy 这个接口，把里面计算折扣优惠的方法重新写一下，然后在工厂里把创建这个新策略对象的逻辑加上就行。

下面是 PromotionStrategyFactory 这个工厂类的代码：

java 复制代码 
@Component
public class PromotionStrategyFactory {

    public PromotionStrategy createStrategy(String strategyType) {
        // 根据传入的策略类型，用大写来判断
        switch (strategyType.toUpperCase()) {
            // 如果是 "DISCOUNT"，就创建一个折扣策略对象
            case "DISCOUNT":
                return new DiscountStrategy();
            // 如果是 "FULL_REDUCE"，就创建一个满减策略对象
            case "FULL_REDUCE":
                return new FullReduceStrategy();
            // 如果是 "GIFT"，就创建一个赠品策略对象
            case "GIFT":
                return new GiftStrategy();
            // 如果传入的策略类型不认识，就抛出异常
            default:
                throw new IllegalArgumentException("未知策略类型: " + strategyType);
        }
    }
}

在控制器层，也就是和客户端交互的地方，代码是这样的：

java 复制代码 
@RestController
@RequestMapping("/api/promotion")
public class PromotionController {

    // 自动注入订单上下文对象
    @Autowired
    private OrderContext orderContext;
    // 自动注入优惠策略工厂对象
    @Autowired
    private PromotionStrategyFactory strategyFactory;

    // 处理 GET 请求，计算优惠后的价格
    @GetMapping("/calculate")
    public ResponseEntity<Map<String, Object>> calculate(@RequestParam double orderAmount, @RequestParam String strategyType) {
        try {
            // 1. 从工厂获取对应的优惠策略实例
            PromotionStrategy strategy = strategyFactory.createStrategy(strategyType);
            // 2. 把获取到的策略应用到订单上下文中
            orderContext.changeStrategy(strategy);
            // 3. 调用订单上下文的方法，计算出最终的价格
            double finalPrice = orderContext.calculateFinalPrice(orderAmount);

            // 4. 把计算结果放到一个 Map 里，作为响应返回
            Map<String, Object> result = new LinkedHashMap<>();
            result.put("开始价格", orderAmount);
            result.put("折扣类型", strategyType);
            result.put("最后的折扣", finalPrice);

            return ResponseEntity.ok(result);

        } catch (IllegalArgumentException e) {
            // 如果传入的策略类型不合法，就返回一个错误响应
            Map<String, Object> error = new LinkedHashMap<>();
            error.put("error", "INVALID_STRATEGY");
            error.put("message", e.getMessage());
            return ResponseEntity.badRequest().body(error);
        }
    }
}

简单来说呢，就是通过工厂类来创建不同的优惠策略对象，然后在控制器里把这些策略应用到订单上，计算出最终的优惠价格，要是遇到不认识的策略类型，还会给出错误提示。

改进（枚举+sprinboot自动注册）

在咱们现在用的工厂类里，代码采用的是硬编码方式。这就意味着，要是有新的优惠策略类加入，就得去修改工厂方法的代码。可在开发中，频繁修改代码是我们不想看到的，因为这可能会引入新的问题，也不利于代码的维护和扩展。

简单工厂模式确实帮我们把客户端和具体的策略类实现分离开来了，让它们之间的依赖关系没那么紧密。不过呢，工厂类在初始化策略对象（也就是策略 beans）的时候，还是和具体的策略类绑得比较紧。也就是说，工厂类得明确知道有哪些具体的策略类，这就导致一旦有新的策略类出现，工厂类就得跟着改。

为了让它们之间的关系更松散，我们可以借助 Spring 框架里的 InitializingBean 接口和 ApplicationContextAware 接口来自动完成策略对象的装配工作。

下面来详细说说这两个接口的作用：

InitializingBean 接口

InitializingBean 接口有一个 afterPropertiesSet 方法。当 Spring 容器创建并初始化一个实现了 InitializingBean 接口的类的实例时，在设置完所有属性之后，会自动调用 afterPropertiesSet 方法。我们可以在这个方法里完成一些初始化操作。

ApplicationContextAware 接口

ApplicationContextAware 接口有一个 setApplicationContext 方法。实现了这个接口的类可以通过该方法获取到 Spring 的 ApplicationContext（应用上下文）。ApplicationContext 就像是 Spring 容器的大管家，它能管理所有的 Bean，我们可以通过它获取到容器中所有实现了某个接口的 Bean 实例。

实现自动装配策略对象

结合这两个接口，我们可以在工厂类里这样做：

  1. 实现 InitializingBean 接口，在 afterPropertiesSet 方法中进行策略对象的初始化操作。
  2. 实现 ApplicationContextAware 接口，通过 setApplicationContext 方法获取 ApplicationContext。
  3. 使用 ApplicationContext 的 getBeansOfType 方法获取所有实现了 PromotionStrategy 接口的 Bean 实例，并将它们存到一个 Map 里。

这样，当有新的策略类添加时，只要它实现了 PromotionStrategy 接口，Spring 容器会自动把它注册为一个 Bean，afterPropertiesSet 方法会把它添加到 Map 中，工厂类就不需要再手动修改代码来创建新的策略对象，从而实现了工厂类和具体策略类的解耦。

java 复制代码 
@Component
public class PromotionFactory implements InitializingBean {

    private final Map<PromotionType, PromotionStrategy> strategyMap = new HashMap<>();


    private final ApplicationContext applicationContext;

    @Autowired
    public PromotionFactory(ApplicationContext applicationContext) {
        this.applicationContext = applicationContext;
    }

    /**
     * 初始化：从Spring容器中获取所有策略Bean，并按枚举类型注册
     * Key：Bean 的名称（默认是类名首字母小写，如fullReduceStrategy）。
     * Value：Bean 的实例（实现了PromotionStrategy接口的具体策略类）。
     */
    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        // 获取所有实现PromotionStrategy接口的Bean
        Map<String, PromotionStrategy> beans = applicationContext.getBeansOfType(PromotionStrategy.class);
        beans.forEach((beanName, strategy) -> {
            // 从策略Bean中获取对应的枚举类型（需在策略类中增加获取类型的方法）
            // 这里假设策略类通过枚举类型命名（如FullReduceStrategy对应FULL_REDUCE枚举）
            PromotionType type = parseTypeFromBeanName(beanName);
            if (type != null) {
                strategyMap.put(type, strategy);
            }
        });
    }

    /**
     * 从Bean名称解析枚举类型（简化实现，实际可通过注解或接口方法指定类型）
     */
    private PromotionType parseTypeFromBeanName(String beanName) {
        try {
            // Bean名称默认驼峰式，转为枚举大写
            return PromotionType.valueOf(beanName.toUpperCase());
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            return null;
        }
    }

    /**
     * 获取策略实例
     */
    public PromotionStrategy getStrategy(PromotionType type) {
        if (!strategyMap.containsKey(type)) {
            throw new IllegalArgumentException("未知促销类型：" + type);
        }
        return strategyMap.get(type);
    }
}
java 复制代码 
@Getter
public enum PromotionType {
    FULL_REDUCE("满减"),
    DISCOUNT("打折"),
    GIFT("赠品");

    private final String desc;

    PromotionType(String desc) {
        this.desc = desc;
    }
}
java 复制代码 
@RestController
public class TestController {
    private final OrderService orderService;

    public TestController(OrderService orderService) {
        this.orderService = orderService;
    }

    /**
     * 测试接口
     * http://localhost:8080/calculate?orderAmount=300&promotionType=FULL_REDUCE
     */
    @GetMapping("/calculate")
    public String calculatePrice(@RequestParam double orderAmount, @RequestParam PromotionType promotionType) {
        double finalPrice = orderService.calculateFinalPrice(orderAmount, promotionType);

        return "订单金额：" + orderAmount + "元，使用" + promotionType.getDesc() + "后，最终价格：" + finalPrice + "元";
    }
}

调用的模型图

ice = orderService;

}

复制代码 
/**
 * 测试接口
 * http://localhost:8080/calculate?orderAmount=300&promotionType=FULL_REDUCE
 */
@GetMapping("/calculate")
public String calculatePrice(@RequestParam double orderAmount, @RequestParam PromotionType promotionType) {
    double finalPrice = orderService.calculateFinalPrice(orderAmount, promotionType);

    return "订单金额：" + orderAmount + "元，使用" + promotionType.getDesc() + "后，最终价格：" + finalPrice + "元";
}

}

复制代码 
调用的模型图

[外链图片转存中...(img-GYDzYNR0-1748529814600)]
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