工厂模式(Factory Pattern)是 Java 中最常用的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。
在工厂模式中,我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑,并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。
介绍
意图:定义一个创建对象的接口,让其子类自己决定实例化哪一个工厂类,工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。
主要解决:主要解决接口选择的问题。
如何解决:让其子类实现工厂接口,返回的也是一个抽象的产品。
关键代码:创建过程在其子类执行。
应用实例:
- 您需要一辆汽车,可以直接从工厂里面提货,而不用去管这辆汽车是怎么做出来的,以及这个汽车里面的具体实现。
- Hibernate 换数据库只需换方言和驱动就可以。
优点:
- 一个调用者想创建一个对象,只要知道其名称就可以了。
- 扩展性高,如果想增加一个产品,只要扩展一个工厂类就可以。
- 屏蔽产品的具体实现,调用者只关心产品的接口。
缺点:每次增加一个产品时,都需要增加一个具体类和对象实现工厂,使得系统中类的个数成倍增加,在一定程度上增加了系统的复杂度,同时也增加了系统具体类的依赖。这并不是什么好事。
使用场景:
- 日志记录器:记录可能记录到本地硬盘、系统事件、远程服务器等,用户可以选择记录日志到什么地方。
- 数据库访问,当用户不知道最后系统采用哪一类数据库,以及数据库可能有变化时。
- 设计一个连接服务器的框架,需要三个协议,”POP3”、”IMAP”、”HTTP”,可以把这三个作为产品类,共同实现一个接口。
注意事项:作为一种创建类模式,在任何需要生成复杂对象的地方,都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式,而简单对象,特别是只需要通过 new 就可以完成创建的对象,无需使用工厂模式。如果使用工厂模式,就需要引入一个工厂类,会增加系统的复杂度。
实现
我们将创建一个 Shape 接口和实现 Shape 接口的实体类。下一步是定义工厂类 ShapeFactory。
FactoryPatternDemo,我们的演示类使用 ShapeFactory 来获取 Shape 对象。它将向 ShapeFactory 传递信息(CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE),以便获取它所需对象的类型。
步骤 1
创建一个接口。
Shape.java
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| public interface Shape { void draw(); }
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步骤 2
创建实现接口的实体类。
Rectangle.java
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| public class Rectangle implements Shape {
@Override public void draw() { System.out.println("Inside Rectangle::draw() method."); } }
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Square.java
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| public class Square implements Shape {
@Override public void draw() { System.out.println("Inside Square::draw() method."); } }
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Circle.java
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| public class Circle implements Shape {
@Override public void draw() { System.out.println("Inside Circle::draw() method."); } }
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步骤 3
创建一个工厂,生成基于给定信息的实体类的对象。
ShapeFactory.java
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| public class ShapeFactory { public Shape getShape(String shapeType){ if(shapeType == null){ return null; } if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){ return new Circle(); } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){ return new Rectangle(); } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){ return new Square(); } return null; } }
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步骤 4
使用该工厂,通过传递类型信息来获取实体类的对象。
FactoryPatternDemo.java
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| public class FactoryPatternDemo {
public static void main(String[] args) { ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();
Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
shape1.draw();
Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
shape2.draw();
Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
shape3.draw(); } }
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步骤 5
验证输出。
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| Inside Circle::draw() method. Inside Rectangle::draw() method. Inside Square::draw() method.
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其他改进
每增加一种对象(Shape)时,都需要修改ShapeFactory.getShape()的逻辑(修改if…else逻辑),如果使用反射机制,则可不用修改ShapeFactory.java代码,可以解决上述问题。
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| public class ShapeFactory { public static Object getClass(Class<?extends Shape> clazz) { Object obj = null;
try { obj = Class.forName(clazz.getName()).newInstance(); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (InstantiationException e) { e.printStackTrace(); } catch (IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); }
return obj; } }
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调用
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| Object object = ShapeFactory.getClass(Circle.class); ((Shape) object).draw();
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调用时需要类型强制转换,所以再次改进,如下:
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| public class ShapeFactory { public static <T> T getClass(Class<? extends T> clazz) { T obj = null;
try { obj = (T) Class.forName(clazz.getName()).newInstance(); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (InstantiationException e) { e.printStackTrace(); } catch (IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); }
return obj; } }
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省略类型强制转换,支持多态
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| Rectangle rect = ShapeFactory.getClass(Rectangle.class); rect.draw();
Shape square = ShapeFactory.getClass(Square.class); square.draw();
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