Java设计模式—工厂方法模式

xukun2024-07-082024-07-08

工厂方法模式（Factory Method Pattern）

工厂方法模式是一种创建型设计模式，定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。

一、模式概述

1.1 定义

工厂方法模式：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

1.2 适用场景

当一个类不知道它所必须创建的对象的类时
当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象时
当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个时

1.3 UML 类图

+----------+       +----------+
|  Product |       |  Factory |
+----------+       +----------+
| +use()   |       | +create()|
+----△-----+       | #createProduct()|
     |             | #registerProduct()|
     |             +-----△-----+
+----------+            |
|  IDCard  |       +----------+
+----------+       |IDCardFactory|
| +use()   |       +----------+
+----------+       | #createProduct()|
                   | #registerProduct()|
                   +----------+

1.4 工厂模式分类

类型	说明	适用场景
简单工厂	一个工厂类，根据参数创建不同产品	产品较少，不会频繁增加
工厂方法	每个产品对应一个工厂类	产品种类可能扩展
抽象工厂	创建多个产品族	多个产品族，产品之间有关联

二、代码实现

2.1 定义 Product 抽象类

Product类来表示产品，这个类中只声明了抽象方法use()等待子类重写。

/**
 * @author ikun
 * @date 2024年06月28日 14:35
 */
public abstract class Product {
    public abstract void use();
}

1.2 定义Factory抽象类

Factory类使用了模板模式，本类定义了抽象方法 creatProduct 和 registerProduct，定义并实现了 create 方法，通过调用这个方法实现产品的注册。

/**
 * @author ikun
 * @date 2024年06月28日 14:50
 */
public abstract class Factory {
    
    public Product create(String owner) {
        Product p = createProduct(owner);
        registerProduct(p);
        return p;
    }
    
    protected abstract Product createProduct(String owner);
    protected abstract void registerProduct(Product product);
}

1.3 定义IDCard类

继承了 Product 类并实现了 use() 方法，构造器初始化了属性 owner 和 idNum，并输出语句进行提示。

/**
 * @author ikun
 * @date 2024年06月29日 09:17
 */
public class IDCard extends Product {
    private String owner;
    private int idNum;

    IDCard(String owner, int idNum) {
        System.out.println("制作" + owner + "(" + idNum + ")" + "的ID卡...");
        this.owner = owner;
        this.idNum = idNum;
    }

    @Override
    public void use() {
        System.out.println("使用" + owner + "(" + idNum + ")" + "的ID卡...");
    }

    public String getOwner() {
        return owner;
    }
}

1.4 定义IDCardFactory类

这个类继承了 Factory 并实现了其两个抽象方法，creatProduct 方法通过生成 IDCard 的实例来生成产品，registerProduct 通过将 IDCard 的 owner 保存到 List 数组中实现注册产品。

/**
 * @author ikun
 * @date 2024年06月29日 10:07
 */
@SuppressWarnings("all")
public class IDCardFactory extends Factory {

    private List<String> owners = new ArrayList<>();
    private int idNum = 1001;

    @Override
    protected Product createProduct(String owner) {
        return new IDCard(owner, idNum++);
    }

    @Override
    protected void registerProduct(Product product) {
        owners.add(((IDCard) product).getOwner());
    }
}

1.5 测试代码

/**
 * @author ikun
 * @date 2024年06月29日 10:24
 */
public class RunMain {
    public static void main(String[] args) {
        Factory factory = new IDCardFactory();
        Product card1 = factory.create("小明");
        Product card2 = factory.create("小红");
        Product card3 = factory.create("小刚");
        card1.use();
        card2.use();
        card3.use();
    }
}

2.6 运行结果

gc-1

三、模式分析

3.1 优缺点

优点	缺点
符合开闭原则，扩展性好	类的数量增加
符合单一职责原则	增加系统抽象性
客户端无需知道具体产品类名	增加系统复杂度

3.2 实际应用

Spring 的 BeanFactory：创建 Bean 实例
JDBC 的 DriverManager：获取数据库连接
日志框架 SLF4J：LoggerFactory.getLogger()

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// Spring 工厂模式示例
ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");
UserService userService = context.getBean("userService", UserService.class);