系统设计
设计模式

工厂模式

# 工厂模式

# 传统方式

    // 构造器（传统方式）
    public OrderPizza() {
        Pizza pizza = null;
        String orderType; // 订购披萨的类型
        do {
            orderType = getType();
            if ("greek".equals(orderType)) {
                pizza = new GreekPizza();
                pizza.setName(" 希腊披萨 ");
            } else if ("cheese".equals(orderType)) {
                pizza = new CheesePizza();
                pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
            } else if ("pepper".equals(orderType)) {
                pizza = new PepperPizza();
                pizza.setName("胡椒披萨");
            } else {
                break;
            }
            // 输出pizza 制作过程
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();

        } while (true);
    }

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传统的方式的优缺点：

优点是比较好理解，简单易操作。
缺点是违反了设计模式的 ocp 原则，即对扩展开放，对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码
比如我们这时要新增加一个 Pizza 的种类（Pepper披萨），我们需要做如下修改
- 如果我们增加一个 Pizza 类，只要是订购 Pizza 的代码都需要修改

改进的思路分析：

分析：修改代码可以接受，但是如果我们在其它的地方也有 创建 Pizza 的代码，就意味着，也需要修改，而 创建 Pizza 的代码，往往有多处。
思路：把创建 Pizza 对象封装到一个类中，这样我们有新的 Pizza 种类时，只需要修改该类就可，其它有 创建到Pizza 对象的代码 就不需要修改了 -> 简单工厂模式

# 简单工厂模式

# 基本介绍

简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式
简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为（代码）
在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会使用到工厂模式

# 使用简单工厂模式

# `SimpleFactory`（简单工厂类）

// 简单工厂类
public class SimpleFactory {

    // 根据 orderType 返回对应的 Pizza 对象
    public Pizza createPizza(String orderType) {

        Pizza pizza = null;

        System.out.println("使用简单工厂模式");
        if ("greek".equals(orderType)) {
            pizza = new GreekPizza();
            pizza.setName(" 希腊披萨 ");
        } else if ("cheese".equals(orderType)) {
            pizza = new CheesePizza();
            pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
        } else if ("pepper".equals(orderType)) {
            pizza = new PepperPizza();
            pizza.setName("胡椒披萨");
        }

        return pizza;
    }

    // 简单工厂模式 也叫 静态工厂模式
    public static Pizza createPizza2(String orderType) {

        Pizza pizza = null;

        System.out.println("使用简单工厂模式2");
        if ("greek".equals(orderType)) {
            pizza = new GreekPizza();
            pizza.setName(" 希腊披萨 ");
        } else if ("cheese".equals(orderType)) {
            pizza = new CheesePizza();
            pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
        } else if ("pepper".equals(orderType)) {
            pizza = new PepperPizza();
            pizza.setName("胡椒披萨");
        }

        return pizza;
    }

}

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# `OrderPizza`（使用非静态方法）

public class OrderPizza {

    // 定义一个简单工厂对象
    SimpleFactory simpleFactory;
    Pizza pizza = null;

    // 构造器
    public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) {
        setFactory(simpleFactory);
    }

    public void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {
        // 用户输入的
        String orderType = "";
        // 设置简单工厂对象
        this.simpleFactory = simpleFactory;

        do {
            orderType = getType();
            pizza = Objects.requireNonNull(this.simpleFactory).createPizza(orderType);

            // 输出pizza
            if (pizza != null) {
                // 订购成功
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            } else {
                System.out.println(" 订购披萨失败 ");
                break;
            }
        } while (true);
    }

    // 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
    private String getType() {
        try {
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza 种类:");
            return strin.readLine();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }

}

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# `OrderPizza2`（使用静态方法）

public class OrderPizza2 {

    Pizza pizza = null;
    String orderType = "";

    // 构造器
    public OrderPizza2() {

        do {
            orderType = getType();
            pizza = SimpleFactory.createPizza2(orderType);

            // 输出pizza
            if (pizza != null) {
                // 订购成功
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            } else {
                System.out.println(" 订购披萨失败 ");
                break;
            }
        } while (true);
    }

    // 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
    private String getType() {
        try {
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza 种类:");
            return strin.readLine();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
}

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# `PizzaStore`（客户端）

/**
 * 相当于一个客户端，发出订购
 *
 * @author chenmeng
 */
public class PizzaStore {

    public static void main(String[] args) {

        // new OrderPizza();

        // 使用简单工厂模式
        // new OrderPizza(new SimpleFactory());
        // System.out.println("~~退出程序~~");

        new OrderPizza2();
    }

}

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# 工厂方法模式

# 需求分析

披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如北京的奶酪 pizza、北京的胡椒 pizza 或者是伦敦的奶酪 pizza、伦敦的胡椒 pizza。

# 思路 1

使用简单工厂模式，创建不同的简单工厂类，比如 BJPizzaSimpleFactory、LDPizzaSimpleFactory 等等。
从当前这个案例来说，也是可以的，但是考虑到项目的规模，以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好。

# 思路2

使用工厂方法模式

# 工厂方法模式介绍

工厂方法模式设计方案：将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法，在不同的口味点餐子类中具体实现。
工厂方法模式：定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例 化推迟到子类。

# 应用示例

# `OrderPizza`（抽象类）

抽象类 注重代码复用，接口 注重约束

public abstract class OrderPizza {

    // 定义一个抽象方法，createPizza , 让各个工厂子类自己实现
    abstract Pizza createPizza(String orderType);

    // 构造器
    public OrderPizza() {
        Pizza pizza = null;
        String orderType; // 订购披萨的类型
        do {
            orderType = getType();
            pizza = createPizza(orderType); // 抽象方法，由工厂子类完成
            // 输出pizza 制作过程
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();

        } while (true);
    }


    // 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
    private String getType() {
        try {
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza 种类:");
            return str = strin.readLine();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }

}

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# `BJOrderPizza`（子类）

public class BJOrderPizza extends OrderPizza {

    @Override
    Pizza createPizza(String orderType) {

        Pizza pizza = null;
        if ("cheese".equals(orderType)) {
            pizza = new BJCheesePizza();
        } else if ("pepper".equals(orderType)) {
            pizza = new BJPepperPizza();
        }
        
        return pizza;
    }

}

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# `LDOrderPizza`（子类）

public class LDOrderPizza extends OrderPizza {

    @Override
    Pizza createPizza(String orderType) {

        Pizza pizza = null;
        if ("cheese".equals(orderType)) {
            pizza = new LDCheesePizza();
        } else if ("pepper".equals(orderType)) {
            pizza = new LDPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }

}

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# 抽象工厂模式

# 基本介绍

抽象工厂模式：定义了一个 interface 用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类
抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进（或者称为进一步的抽象）。
将工厂抽象成两层，AbsFactory(抽象工厂) 和 具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇，更利于代码的维护和扩展。

# 应用示例

# `AbsFactory`（抽象工厂）

// 一个抽象工厂模式的抽象层(接口)
public interface AbsFactory {

    // 让下面的工厂子类来 具体实现
    public Pizza createPizza(String orderType);
}

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# `BJFactory`（工厂子类）

public class BJFactory implements AbsFactory {

    @Override
    public Pizza createPizza(String orderType) {
        System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
        
        Pizza pizza = null;
        if ("cheese".equals(orderType)) {
            pizza = new BJCheesePizza();
        } else if ("pepper".equals(orderType)) {
            pizza = new BJPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }

}

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# `LDFactory`（工厂子类）

public class LDFactory implements AbsFactory {

	@Override
	public Pizza createPizza(String orderType) {
		System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
		Pizza pizza = null;
		if ("cheese".equals(orderType)) {
			pizza = new LDCheesePizza();
		} else if ("pepper".equals(orderType)) {
			pizza = new LDPepperPizza();
		}
		return pizza;
	}

}

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# `OrderPizza`（客户端）

注入抽象工厂

public class OrderPizza {

    AbsFactory factory;

    // 构造器
    public OrderPizza(AbsFactory factory) {
        setFactory(factory);
    }

    private void setFactory(AbsFactory factory) {
        Pizza pizza = null;
        String orderType = ""; // 用户输入
        this.factory = factory;
        do {
            orderType = getType();
            // factory 可能是北京的工厂子类，也可能是伦敦的工厂子类
            pizza = factory.createPizza(orderType);
            if (pizza != null) { // 订购ok
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            } else {
                System.out.println("订购失败");
                break;
            }
        } while (true);
    }

    // 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
    private String getType() {
        try {
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("input pizza 种类:");
            return strin.readLine();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
}

// 使用
public class PizzaStore {

    public static void main(String[] args) {
        // new OrderPizza(new BJFactory());
        new OrderPizza(new LDFactory());
    }

}

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# 角色解析

抽象工厂（Abstract Factory）
- 角色：声明了创建一系列产品的抽象方法。
- 对应类：AbsFactory 接口。
- 职责：定义了创建不同类型的披萨的抽象方法。
具体工厂（Concrete Factory）
- 角色：实现了抽象工厂中的方法，创建具体的产品。
- 对应类：北京的工厂子类和伦敦的工厂子类。
- 职责：根据订单类型创建具体的披萨对象。
抽象产品（Abstract Product）
- 角色：定义了一组产品对象的公共接口。
- 对应类：Pizza 抽象类或接口。
- 职责：定义了披萨的基本方法。
具体产品（Concrete Product）
- 角色：具体工厂创建的具体产品对象。
- 对应类：各种具体的披萨类。
- 职责：实现了抽象产品中的方法，提供了具体的实现。

# 总结

AbsFactory：抽象工厂，定义了创建披萨的抽象方法。
BJFactory 和 LDFactory：具体工厂，实现了抽象工厂中的方法，创建具体的披萨对象。
Pizza：抽象产品，定义了披萨的基本方法。
BJCheesePizza、BJPepperPizza、LDCheesePizza 和 LDPepperPizza：具体产品，实现了抽象产品中的方法，提供了具体的实现。
OrderPizza：客户端，使用具体工厂来创建披萨对象，并调用披萨对象的方法完成订单流程。

通过这种方式，抽象工厂模式确保了不同地区的披萨工厂可以创建符合当地口味的披萨，同时客户端代码保持不变，提高了代码的可扩展性和可维护性。

# 工厂模式在 JDK-Calendar 应用的源码分析

JDK 中的 Calendar 类中，就使用了简单工厂模式

# `Factory`（相当于客户端）

相当于上面的 PizzaStore

public class Factory {

    public static void main(String[] args) {
        // getInstance 是 Calendar 静态方法
        Calendar cal = Calendar.getInstance();
        // 注意月份下标从0开始，所以取月份要+1
        System.out.println("年:" + cal.get(Calendar.YEAR));
        System.out.println("月:" + (cal.get(Calendar.MONTH) + 1));
        System.out.println("日:" + cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
        System.out.println("时:" + cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY));
        System.out.println("分:" + cal.get(Calendar.MINUTE));
        System.out.println("秒:" + cal.get(Calendar.SECOND));
    }
    
}

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# `getInstance()`（类似 `构造函数` 使用）

相当于上面的 OrderPizza

// Calendar.java
public static Calendar getInstance()
{
    Locale aLocale = Locale.getDefault(Locale.Category.FORMAT);
    return createCalendar(defaultTimeZone(aLocale), aLocale);
}

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# `createCalendar` (简单工厂方法)

相当于上面的 SimpleFactory

// Calendar.java
private static Calendar createCalendar(TimeZone zone,
                                       Locale aLocale)
{
    CalendarProvider provider =
        LocaleProviderAdapter.getAdapter(CalendarProvider.class, aLocale)
                             .getCalendarProvider();
    if (provider != null) {
        try {
            return provider.getInstance(zone, aLocale);
        } catch (IllegalArgumentException iae) {
            // fall back to the default instantiation
        }
    }

    Calendar cal = null;

    if (aLocale.hasExtensions()) {
        String caltype = aLocale.getUnicodeLocaleType("ca");
        if (caltype != null) {
            switch (caltype) {
            case "buddhist":
            cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
                break;
            case "japanese":
                cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
                break;
            case "gregory":
                cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
                break;
            }
        }
    }
    if (cal == null) {
        // If no known calendar type is explicitly specified,
        // perform the traditional way to create a Calendar:
        // create a BuddhistCalendar for th_TH locale,
        // a JapaneseImperialCalendar for ja_JP_JP locale, or
        // a GregorianCalendar for any other locales.
        // NOTE: The language, country and variant strings are interned.
        if (aLocale.getLanguage() == "th" && aLocale.getCountry() == "TH") {
            cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
        } else if (aLocale.getVariant() == "JP" && aLocale.getLanguage() == "ja"
                   && aLocale.getCountry() == "JP") {
            cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
        } else {
            cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
        }
    }
    return cal;
}

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# 总结

工厂模式的意义
- 将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性。
三种工厂模式（简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式）
设计模式的依赖抽象原则
- 创建对象实例时，不要直接 new 类，而是把这个 new 类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的引用。
- 不要让 类 继承 具体类，而是继承 抽象类 或者是实现 interface(接口)
- 不要覆盖基类中已经实现的方法。

上次更新: 2025/3/17 17:25:48

← 单例模式原型模式→

工厂模式

# 工厂模式

# 传统方式

# 简单工厂模式

# 基本介绍

# 使用简单工厂模式

# SimpleFactory（简单工厂类）

# OrderPizza（使用非静态方法）

# OrderPizza2（使用静态方法）

# PizzaStore（客户端）

# 工厂方法模式

# 需求分析

# 思路 1

# 思路2

# 工厂方法模式介绍

# 应用示例

# OrderPizza（抽象类）

# BJOrderPizza（子类）

# LDOrderPizza（子类）

# 抽象工厂模式

# 基本介绍

# 应用示例

# AbsFactory（抽象工厂）

# BJFactory（工厂子类）

# LDFactory（工厂子类）

# OrderPizza（客户端）

# 角色解析

# 总结

# 工厂模式在 JDK-Calendar 应用的源码分析

# Factory（相当于客户端）

# getInstance()（类似 构造函数 使用）

# createCalendar (简单工厂方法)

# 总结

# `SimpleFactory`（简单工厂类）

# `OrderPizza`（使用非静态方法）

# `OrderPizza2`（使用静态方法）

# `PizzaStore`（客户端）

# `OrderPizza`（抽象类）

# `BJOrderPizza`（子类）

# `LDOrderPizza`（子类）

# `AbsFactory`（抽象工厂）

# `BJFactory`（工厂子类）

# `LDFactory`（工厂子类）

# `OrderPizza`（客户端）

# `Factory`（相当于客户端）

# `getInstance()`（类似 `构造函数` 使用）

# `createCalendar` (简单工厂方法)