【设计模式】工厂模式

工厂模式

概念
简单工厂模式
工厂方法模式
抽象工厂模式

概念

创建对象的过程与使用对象的过程分离

工厂模式是 Java 中最常用的创建型设计模式之一。它的核心思想是：将对象的创建与使用分离，通过一个"工厂"类来负责创建对象，而不是在客户端代码中直接使用 new 关键字。这样做可以降低耦合，提高代码的可维护性和扩展性。

简单工厂模式

简单工厂模式不是一个正式的设计模式，但它是工厂模式的基础。它通过一个工厂类，根据传入的参数决定创建哪种具体产品类的实例。

例如下面的代码，创建不同类型的日志记录器（文件日志、数据库日志），客户端传入的是 file 就调用 FileLogger() ，传入的是 db 就调用DatabaseLogger()。此时客户端无需知道具体产品类名，只需传入参数即可得到所需对象。

java 复制代码

// 抽象产品
public interface Logger {
    void log(String message);
}

// 具体产品1：文件日志
public class FileLogger implements Logger {
    @Override
    public void log(String message) {
        System.out.println("写入文件：" + message);
    }
}

// 具体产品2：数据库日志
public class DatabaseLogger implements Logger {
    @Override
    public void log(String message) {
        System.out.println("写入数据库：" + message);
    }
}

// 工厂类
public class LoggerFactory {
    public static Logger getLogger(String type) {
        if ("file".equalsIgnoreCase(type)) {
            return new FileLogger();
        } else if ("db".equalsIgnoreCase(type)) {
            return new DatabaseLogger();
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("未知日志类型");
        }
    }
}

// 客户端使用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Logger logger = LoggerFactory.getLogger("file");
        logger.log("Hello World");
    }
}

工厂方法模式

工厂方法模式定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法让类的实例化延迟到子类。

java 复制代码

// 抽象产品
public interface Logger {
    void log(String message);
}

// 具体产品
public class FileLogger implements Logger {
    @Override
    public void log(String message) {
        System.out.println("写入文件：" + message);
    }
}

public class DatabaseLogger implements Logger {
    @Override
    public void log(String message) {
        System.out.println("写入数据库：" + message);
    }
}

// 抽象工厂
public abstract class LoggerFactory {
    // 工厂方法
    public abstract Logger createLogger();

    // 也可以包含其他业务方法，比如记录日志
    public void log(String message) {
        Logger logger = createLogger();
        logger.log(message);
    }
}

// 具体工厂1：文件日志工厂
public class FileLoggerFactory extends LoggerFactory {
    @Override
    public Logger createLogger() {
        // 可以在这里添加创建文件日志的复杂逻辑
        return new FileLogger();
    }
}

// 具体工厂2：数据库日志工厂
public class DatabaseLoggerFactory extends LoggerFactory {
    @Override
    public Logger createLogger() {
        // 可以在这里添加创建数据库日志的复杂逻辑
        return new DatabaseLogger();
    }
}

// 客户端使用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        LoggerFactory factory = new FileLoggerFactory();
        factory.log("Hello World");
        
        factory = new DatabaseLoggerFactory();
        factory.log("Hello Database");
    }
}

抽象工厂模式

抽象工厂模式提供一个接口，用于创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们具体的类。它通常用于产品族（一组具有相同主题的产品）的创建。

假设要开发一个跨平台的 UI 组件库，支持 Windows 和 Mac 风格

java 复制代码

// 抽象产品：按钮
public interface Button {
    void paint();
}

// 抽象产品：文本框
public interface TextField {
    void display();
}

// 具体产品：Windows 按钮
public class WindowsButton implements Button {
    @Override
    public void paint() {
        System.out.println("渲染 Windows 风格按钮");
    }
}

// 具体产品：Mac 按钮
public class MacButton implements Button {
    @Override
    public void paint() {
        System.out.println("渲染 Mac 风格按钮");
    }
}

// 具体产品：Windows 文本框
public class WindowsTextField implements TextField {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("显示 Windows 风格文本框");
    }
}

// 具体产品：Mac 文本框
public class MacTextField implements TextField {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("显示 Mac 风格文本框");
    }
}

// 抽象工厂
public interface GUIFactory {
    Button createButton();
    TextField createTextField();
}

// 具体工厂：Windows 风格工厂
public class WindowsFactory implements GUIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new WindowsButton();
    }

    @Override
    public TextField createTextField() {
        return new WindowsTextField();
    }
}

// 具体工厂：Mac 风格工厂
public class MacFactory implements GUIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new MacButton();
    }

    @Override
    public TextField createTextField() {
        return new MacTextField();
    }
}

// 客户端使用
public class Application {
    private Button button;
    private TextField textField;

    public Application(GUIFactory factory) {
        button = factory.createButton();
        textField = factory.createTextField();
    }

    public void render() {
        button.paint();
        textField.display();
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 根据操作系统或其他配置选择具体工厂
        String os = "Windows"; // 假设从配置读取
        GUIFactory factory;
        if ("Windows".equalsIgnoreCase(os)) {
            factory = new WindowsFactory();
        } else {
            factory = new MacFactory();
        }
        Application app = new Application(factory);
        app.render();
    }
}