23种设计模式之工厂模式

工厂模式属于创建型设计模式，核心思想：封装对象创建逻辑，统一生产对象，隔离对象创建与使用。

工厂模式分三大类：

1. 简单工厂（静态工厂）

   1 个工厂 + N 个产品,工厂依赖抽象产品

2. 工厂方法

   N 个工厂 + N 个产品,1 个工厂对应 1 个产品

3. 抽象工厂

   N 个工厂 + 多组产品（产品族）,1 个工厂对应一整套产品

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一、简单工厂模式（Simple Factory）

1. 定义

由一个工厂类 负责创建所有产品实例，根据传入参数决定创建哪一个对象。不属于 GoF 23 种标准设计模式

2. 角色

• 抽象产品：产品统一接口/父类

• 具体产品：接口实现类

• 工厂类：核心，包含创建对象逻辑

3. 适用场景

产品种类少、创建逻辑简单，客户端只需传入标识就能获取对象。

4. 代码和UMl类图

// 1. 抽象产品
public interface Fruit {
    void eat();
}

// 2. 具体产品
class Apple implements Fruit {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃苹果");
    }
}
class Banana implements Fruit {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃香蕉");
    }
}

// 3. 工厂类
class FruitFactory {
    // 静态方法：简单工厂核心
    public static Fruit createFruit(String type) {
        if ("apple".equals(type)) {
            return new Apple();
        } else if ("banana".equals(type)) {
            return new Banana();
        }
        return null;
    }
}

// 客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Fruit apple = FruitFactory.createFruit("apple");
        apple.eat();
    }
}

5. 优缺点

• 优点：创建逻辑集中，客户端不用 new 对象

• 缺点：违背开闭原则，新增产品必须修改工厂代码；产品多时代码臃肿

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二、工厂方法模式（Factory Method）⭐ 标准23种模式之一

1. 定义

一个产品对应一个工厂 ，定义抽象工厂接口，让具体工厂创建对应具体产品。

完全遵循开闭原则：新增产品只需要新增对应工厂，不修改原有代码。

2. 角色

• 抽象产品

• 具体产品

• 抽象工厂：定义创建产品的抽象方法

• 具体工厂：实现抽象工厂，生产对应产品

3. 适用场景

产品种类较多，且频繁新增产品，需要严格遵守开闭原则。

4. 代码和uml类型图

// 1. 抽象产品
public interface Fruit {
    void eat();
}
// 具体产品
class Apple implements Fruit {
    @Override
    public void eat() { System.out.println("吃苹果"); }
}
class Banana implements Fruit {
    @Override
    public void eat() { System.out.println("吃香蕉"); }
}

// 2. 抽象工厂
public interface FruitFactory {
    Fruit createFruit();
}

// 3. 具体工厂
class AppleFactory implements FruitFactory {
    @Override
    public Fruit createFruit() {
        return new Apple();
    }
}
class BananaFactory implements FruitFactory {
    @Override
    public Fruit createFruit() {
        return new Banana();
    }
}

// 客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        FruitFactory factory = new AppleFactory();
        Fruit fruit = factory.createFruit();
        fruit.eat();
    }
}

​

5. 优缺点

• 优点：遵守开闭原则；单一职责，一个工厂只生产一种产品

• 缺点：类数量爆炸，每加一个产品就要加一个工厂类

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三、抽象工厂模式（Abstract Factory）⭐ 标准23种模式之一

1. 定义

工厂生产「产品族」，而非单个产品。

• 产品族：一组相关/配套的产品（如：手机 + 耳机 一套数码产品）

• 产品等级：同类型不同品牌（如：小米手机、华为手机）

2. 核心区别（对比工厂方法）

• 工厂方法：一个工厂只生产一类产品（单一产品）

• 抽象工厂：一个工厂生产一整套产品（产品族）

3. 角色

• 抽象产品（多个：产品A、产品B）

• 具体产品

• 抽象工厂：定义多个创建方法，对应不同产品

• 具体工厂：实现整套产品的创建

4. 适用场景

系统存在多组配套产品，产品之间有约束、必须搭配使用。

5. 代码（Java）和uml类图

场景：数码产品族（手机、耳机），两个品牌：小米、华为

// ===== 抽象产品 =====
// 手机抽象
public interface Phone {
    void call();
}
// 耳机抽象
public interface Headset {
    void listen();
}
​
// ===== 具体产品 =====
// 小米产品
class XiaomiPhone implements Phone {
    @Override
    public void call() { System.out.println("小米手机通话"); }
}
class XiaomiHeadset implements Headset {
    @Override
    public void listen() { System.out.println("小米耳机听歌"); }
}
// 华为产品
class HuaweiPhone implements Phone {
    @Override
    public void call() { System.out.println("华为手机通话"); }
}
class HuaweiHeadset implements Headset {
    @Override
    public void listen() { System.out.println("华为耳机听歌"); }
}
​
// ===== 抽象工厂（生产整套产品） =====
public interface DigitalFactory {
    Phone createPhone();
    Headset createHeadset();
}
​
// ===== 具体工厂（品牌工厂，生产整个产品族） =====
class XiaomiFactory implements DigitalFactory {
    @Override
    public Phone createPhone() { return new XiaomiPhone(); }
    @Override
    public Headset createHeadset() { return new XiaomiHeadset(); }
}
class HuaweiFactory implements DigitalFactory {
    @Override
    public Phone createPhone() { return new HuaweiPhone(); }
    @Override
    public Headset createHeadset() { return new HuaweiHeadset(); }
}
​
// 客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        DigitalFactory factory = new XiaomiFactory();
        Phone phone = factory.createPhone();
        Headset headset = factory.createHeadset();
        phone.call();
        headset.listen();
    }
}

6. 优缺点

• 优点：保证产品族配套使用；新增品牌工厂方便(苹果工厂)，符合开闭

• 缺点：新增产品等级非常麻烦（比如新增「手表」，所有工厂都要改）

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四、三种工厂模式对比总结

模式	特点	开闭原则	适用场景
简单工厂	单工厂、多产品，靠参数判断	不满足	产品固定、很少新增
工厂方法	一产品对应一工厂	满足	单一产品类型，频繁加产品
抽象工厂	工厂生产整套产品族	产品族扩展友好，产品等级扩展困难	多组配套产品

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五、实际开发使用建议

1. 简单工厂：日常快速开发、工具类、内部组件最常用

2. 工厂方法：框架、开源组件、需要持续迭代扩展的模块

3. 抽象工厂：电商多产品线、软硬件配套、跨平台多组件场景

六、常见面试考点

1. 工厂模式的作用：解耦对象创建与使用、统一管理实例、屏蔽创建细节

2. 简单工厂为什么不算标准23种设计模式？破坏开闭原则

3. 工厂方法 vs 抽象工厂：单一产品 vs 产品族

4. 开闭原则在三种模式中的体现