工厂模式简介和应用场景
原文：http://www.cnblogs.com/zhangchenliang/p/3700820.html
結(jié)合簡(jiǎn)單示例和UML圖，講解工廠模式簡(jiǎn)單原理。
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一、引子
話說(shuō)十年前，有一個(gè)爆發(fā)戶，他家有三輛汽車(chē)（Benz（奔馳）、Bmw（寶馬）、Audi（奧迪）），還雇了司機(jī)為他開(kāi)車(chē)。不過(guò)，爆發(fā)戶坐車(chē)時(shí)總是這樣：上Benz車(chē)后跟司機(jī)說(shuō)“開(kāi)奔馳車(chē)！”，坐上Bmw后他說(shuō)“開(kāi)寶馬車(chē)！”，坐上 Audi后他說(shuō)“開(kāi)奧迪車(chē)！”。
你一定說(shuō)：這人有病！直接說(shuō)開(kāi)車(chē)不就行了？！而當(dāng)把這個(gè)爆發(fā)戶的行為放到我們程序語(yǔ)言中來(lái)，我們發(fā)現(xiàn)C語(yǔ)言一直是通過(guò)這種方式來(lái)坐車(chē)的！
幸運(yùn)的是這種有病的現(xiàn)象在OO語(yǔ)言中可以避免了。下面以Java語(yǔ)言為基礎(chǔ)來(lái)引入我們本文的主題：工廠模式！
二、簡(jiǎn)介
工廠模式主要是為創(chuàng)建對(duì)象提供了接口。工廠模式按照《Java與模式》中的提法分為三類(lèi)：
1. 簡(jiǎn)單工廠模式(Simple Factory)
2. 工廠方法模式(Factory Method)
3. 抽象工廠模式(Abstract Factory)
這三種模式從上到下逐步抽象，并且更具一般性。還有一種分類(lèi)法，就是將簡(jiǎn)單工廠模式看為工廠方法模式的一種特例，兩個(gè)歸為一類(lèi)。兩者皆可，這本為使用《Java與模式》的分類(lèi)方法。
在什么樣的情況下我們應(yīng)該記得使用工廠模式呢？大體有兩點(diǎn)：
1.在編碼時(shí)不能預(yù)見(jiàn)需要?jiǎng)?chuàng)建哪種類(lèi)的實(shí)例。
2.系統(tǒng)不應(yīng)依賴于產(chǎn)品類(lèi)實(shí)例如何被創(chuàng)建、組合和表達(dá)的細(xì)節(jié)
工廠模式能給我們的OOD、OOP帶來(lái)哪些好處呢？？
三、簡(jiǎn)單工廠模式
這個(gè)模式本身很簡(jiǎn)單而且使用在業(yè)務(wù)較簡(jiǎn)單的情況下。一般用于小項(xiàng)目或者具體產(chǎn)品很少擴(kuò)展的情況（這樣工廠類(lèi)才不用經(jīng)常更改）。
它由三種角色組成：
工廠類(lèi)角色：這是本模式的核心，含有一定的商業(yè)邏輯和判斷邏輯，根據(jù)邏輯不同，產(chǎn)生具體的工廠產(chǎn)品。如例子中的Driver類(lèi)。
抽象產(chǎn)品角色：它一般是具體產(chǎn)品繼承的父類(lèi)或者實(shí)現(xiàn)的接口。由接口或者抽象類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如例中的Car接口。
具體產(chǎn)品角色：工廠類(lèi)所創(chuàng)建的對(duì)象就是此角色的實(shí)例。在java中由一個(gè)具體類(lèi)實(shí)現(xiàn)，如例子中的Benz、Bmw類(lèi)。
來(lái)用類(lèi)圖來(lái)清晰的表示下的它們之間的關(guān)系：
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下面就來(lái)給那個(gè)暴發(fā)戶治病：在使用了簡(jiǎn)單工廠模式后，現(xiàn)在暴發(fā)戶只需要坐在車(chē)?yán)飳?duì)司機(jī)說(shuō)句：“開(kāi)車(chē)”就可以了。來(lái)看看怎么用代碼實(shí)現(xiàn)的：（為方便起見(jiàn)，所有的類(lèi)放在一個(gè)文件中，故有一個(gè)類(lèi)被聲明為public）
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Java代碼??
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如果老板要坐奧迪，同理。
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這便是簡(jiǎn)單工廠模式了。那么它帶了了什么好處呢？
首先，符合現(xiàn)實(shí)中的情況；而且客戶端免除了直接創(chuàng)建產(chǎn)品對(duì)象的責(zé)任，而僅僅負(fù)責(zé)“消費(fèi)”產(chǎn)品（正如暴發(fā)戶所為）。
下面我們從開(kāi)閉原則上來(lái)分析下簡(jiǎn)單工廠模式。當(dāng)暴發(fā)戶增加了一輛車(chē)的時(shí)候，只要符合抽象產(chǎn)品制定的合同，那么只要通知工廠類(lèi)知道就可以被客戶使用了。（即創(chuàng)建一個(gè)新的車(chē)類(lèi)，繼承抽象產(chǎn)品Car）那么 對(duì)于產(chǎn)品部分來(lái)說(shuō)，它是符合開(kāi)閉原則的——對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放、對(duì)修改關(guān)閉；但是工廠類(lèi)不太理想，因?yàn)槊吭黾右惠v車(chē)，都要在工廠類(lèi)中增加相應(yīng)的商業(yè)邏輯和判 斷邏輯，這顯自然是違背開(kāi)閉原則的。
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而在實(shí)際應(yīng)用中，很可能產(chǎn)品是一個(gè)多層次的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。由于簡(jiǎn)單工廠模式中只有一個(gè)工廠類(lèi)來(lái)對(duì)應(yīng)這些產(chǎn)品，所以這可能會(huì)把我們的上帝類(lèi)壞了。
正如我前面提到的簡(jiǎn)單工廠模式適用于業(yè)務(wù)簡(jiǎn)單的情況下或者具體產(chǎn)品很少增加的情況。而對(duì)于復(fù)雜的業(yè)務(wù)環(huán)境可能不太適應(yīng)了。這就應(yīng)該由工廠方法模式來(lái)出場(chǎng)了！！
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四、工廠方法模式
抽象工廠角色： 這是工廠方法模式的核心，它與應(yīng)用程序無(wú)關(guān)。是具體工廠角色必須實(shí)現(xiàn)的接口或者必須繼承的父類(lèi)。在java中它由抽象類(lèi)或者接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。
具體工廠角色：它含有和具體業(yè)務(wù)邏輯有關(guān)的代碼。由應(yīng)用程序調(diào)用以創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的具體產(chǎn)品的對(duì)象。在java中它由具體的類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
抽象產(chǎn)品角色：它是具體產(chǎn)品繼承的父類(lèi)或者是實(shí)現(xiàn)的接口。在java中一般有抽象類(lèi)或者接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。
具體產(chǎn)品角色：具體工廠角色所創(chuàng)建的對(duì)象就是此角色的實(shí)例。在java中由具體的類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
來(lái)用類(lèi)圖來(lái)清晰的表示下的它們之間的關(guān)系：
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話說(shuō)暴發(fā)戶生意越做越大，自己的愛(ài)車(chē)也越來(lái)越多。這可苦了那位司機(jī)師傅了，什么車(chē)它都要記得，維護(hù)，都要經(jīng)過(guò)他來(lái)使用！于是暴發(fā)戶同情他說(shuō)：我給你分配幾個(gè)人手，你只管管好他們就行了！于是工廠方法模式的管理出現(xiàn)了。代碼如下：
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Java代碼??
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?使用開(kāi)閉原則來(lái)分析下工廠方法模式。當(dāng)有新的產(chǎn)品（即暴發(fā)戶的汽車(chē)）產(chǎn)生時(shí)，只要按照抽象產(chǎn)品角色、抽象工廠角色提供的合同來(lái)生成，那么就可以被客戶使用，而不必去修改任何已有的代碼。（即當(dāng)有新產(chǎn)品時(shí)，只要?jiǎng)?chuàng)建并基礎(chǔ)抽象產(chǎn)品；新建具體工廠繼承抽象工廠；而不用修改任何一個(gè)類(lèi)）工廠方法模式是完全符合開(kāi)閉原則的！
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使用工廠方法模式足以應(yīng)付我們可能遇到的大部分業(yè)務(wù)需求。但是當(dāng)產(chǎn)品種類(lèi)非常多時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)大量的與之對(duì)應(yīng)的工廠類(lèi)，這不應(yīng)該是我們所希望的。所以我建議在這種情況下使用簡(jiǎn)單工廠模式與工廠方法模式相結(jié)合的方式來(lái)減少工廠類(lèi)：即對(duì)于產(chǎn)品樹(shù)上類(lèi)似的種類(lèi)（一般是樹(shù)的葉子中互為兄弟的）使用簡(jiǎn)單工廠模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)然特殊的情況，就要特殊對(duì)待了：對(duì)于系統(tǒng)中存在不同的產(chǎn)品樹(shù)，而且產(chǎn)品樹(shù)上存在產(chǎn)品族（下一節(jié)將解釋這個(gè)名詞）。那么這種情況下就可能可以使用抽象工廠模式了。
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五、小結(jié)
讓我們來(lái)看看簡(jiǎn)單工廠模式、工廠方法模式給我們的啟迪：
如果不使用工廠模式來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的例子，也許代碼會(huì)減少很多——只需要實(shí)現(xiàn)已有的車(chē)，不使用多態(tài)。但是在可維護(hù)性上，可擴(kuò)展性上是非常差的（你可以想象一下添加一輛車(chē)后要牽動(dòng)的類(lèi)）。因此為了提高擴(kuò)展性和維護(hù)性，多寫(xiě)些代碼是值得的。
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六、抽象工廠模式
先來(lái)認(rèn)識(shí)下什么是產(chǎn)品族： 位于不同產(chǎn)品等級(jí)結(jié)構(gòu)中，功能相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品組成的家族。
圖中的BmwCar和BenzCar就是兩個(gè)產(chǎn)品樹(shù)（產(chǎn)品層次結(jié)構(gòu)）；而如圖所示的BenzSportsCar和BmwSportsCar就是一個(gè)產(chǎn)品族。他們都可以放到跑車(chē)家族中，因此功能有所關(guān)聯(lián)。同理BmwBussinessCar和BenzBusinessCar也是一個(gè)產(chǎn)品族。
可以這么說(shuō)，它和工廠方法模式的區(qū)別就在于需要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)象的復(fù)雜程度上。而且抽象工廠模式是三個(gè)里面最為抽象、最具一般性的。抽象工廠模式的用意為：給客戶端提供一個(gè)接口，可以創(chuàng)建多個(gè)產(chǎn)品族中的產(chǎn)品對(duì)象。
而且使用抽象工廠模式還要滿足一下條件：
1.系統(tǒng)中有多個(gè)產(chǎn)品族，而系統(tǒng)一次只可能消費(fèi)其中一族產(chǎn)品
2.同屬于同一個(gè)產(chǎn)品族的產(chǎn)品以其使用。
來(lái)看看抽象工廠模式的各個(gè)角色（和工廠方法的如出一轍）：
抽象工廠角色： 這是工廠方法模式的核心，它與應(yīng)用程序無(wú)關(guān)。是具體工廠角色必須實(shí)現(xiàn)的接口或者必須繼承的父類(lèi)。在java中它由抽象類(lèi)或者接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。
具體工廠角色：它含有和具體業(yè)務(wù)邏輯有關(guān)的代碼。由應(yīng)用程序調(diào)用以創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的具體產(chǎn)品的對(duì)象。在java中它由具體的類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
抽象產(chǎn)品角色：它是具體產(chǎn)品繼承的父類(lèi)或者是實(shí)現(xiàn)的接口。在java中一般有抽象類(lèi)或者接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。
具體產(chǎn)品角色：具體工廠角色所創(chuàng)建的對(duì)象就是此角色的實(shí)例。在java中由具體的類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
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Java代碼??
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其中：BenzSportCar和BenzBusinessCar屬于產(chǎn)品樹(shù)；同理BmwSportCar和BmwBusinessCar。而B(niǎo)enzSportCar和BmwSportCar和AudiSportCar屬于產(chǎn)品族。
所以抽象工廠模式一般用于具有產(chǎn)品樹(shù)和產(chǎn)品族的場(chǎng)景下。
抽象工廠模式的缺點(diǎn)：如果需要增加新的產(chǎn)品樹(shù)，那么就要新增三個(gè)產(chǎn)品類(lèi)，比如VolvoCar，VolvoSportCar,VolvoSportCar，并且要修改三個(gè)工廠類(lèi)。這樣大批量的改動(dòng)是很丑陋的做法。
所以可以用簡(jiǎn)單工廠配合反射來(lái)改進(jìn)抽象工廠：
UML圖略。
Java代碼??
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策略模式
?從策略一詞來(lái)看,策略模式是種傾向于行為的模式.有點(diǎn)類(lèi)似找仗時(shí)的做戰(zhàn)方案，一般司令員在做戰(zhàn)前都會(huì)根據(jù)實(shí)際情況做出幾套不同的方案，如果當(dāng)時(shí)情況有變，就會(huì)根據(jù)相應(yīng)的條件來(lái)判定用哪一套方案來(lái)替換原定方案。但無(wú)論如何替換，替換多少次，仗還是要打的。
? 舉例：導(dǎo)出成EXCEL，WORD，PDF文件的功能，這三類(lèi)導(dǎo)出雖然具體操作略有不同，但是大部分都相同。
策略模式與工廠模式從uml圖上來(lái)說(shuō)，基本一致。只是強(qiáng)調(diào)的封裝不同。我們以工廠模式和策略模式的比較來(lái)講解策略模式。
工廠模式我們可以做如下理解：假設(shè)有Audi的公司生產(chǎn)汽車(chē)，它掌握一項(xiàng)核心的技術(shù)就是生產(chǎn)汽車(chē)，另一方面，它生產(chǎn)的汽車(chē)是有不同型號(hào)的，并且在不同的生產(chǎn)線上進(jìn)行組裝。當(dāng)客戶通過(guò)銷(xiāo)售部門(mén)進(jìn)行預(yù)定后，Audi公司將在指定的生產(chǎn)線上為客戶生產(chǎn)出它所需要的汽車(chē)。
策略(Strategy)模式在結(jié)構(gòu)上與工廠模式類(lèi)似，唯一的區(qū)別是工廠模式實(shí)例化一個(gè)產(chǎn)品的操作是在服務(wù)端來(lái)做的，換句話說(shuō)客戶端傳達(dá)給服務(wù)端的只是某種標(biāo)識(shí)，服務(wù)端根據(jù)該標(biāo)識(shí)實(shí)例化一個(gè)對(duì)象。而策略模式的客戶端傳達(dá)給服務(wù)端的是一個(gè)實(shí)例，服務(wù)端只是將該實(shí)例拿過(guò)去在服務(wù)端的環(huán)境里執(zhí)行該實(shí)例的方法。這就好比一個(gè)對(duì)汽車(chē)不甚了解的人去買(mǎi)車(chē)，他在那一比劃，說(shuō)要什么什么樣的，銷(xiāo)售部門(mén)根據(jù)他的這個(gè)“比劃”來(lái)形成一份訂單，這就是工廠模式下的工作方式。而策略模式下那個(gè)顧客就是個(gè)行家，他自己給出了訂單的詳細(xì)信息，銷(xiāo)售部門(mén)只是轉(zhuǎn)了一下手就交給生產(chǎn)部門(mén)去做了。通過(guò)兩相對(duì)比，我們不難發(fā)現(xiàn)，采用工廠模式必須提供足夠靈活的銷(xiāo)售部門(mén)，如果用戶有了新的需求，銷(xiāo)售部門(mén)必須馬上意識(shí)到這樣才可以做出合適的訂單。所以倘一款新車(chē)出來(lái)了，生產(chǎn)部門(mén)和銷(xiāo)售部門(mén)都需要更新，對(duì)顧客來(lái)說(shuō)也需要更新對(duì)新車(chē)的描述所以需要改動(dòng)的地方有三處。而策略模式中的銷(xiāo)售部門(mén)工作比較固定，它只負(fù)責(zé)接受訂單并執(zhí)行特定的幾個(gè)操作。當(dāng)一款新車(chē)出來(lái)時(shí)，只需要對(duì)服務(wù)端的生產(chǎn)部門(mén)和客戶端的代碼進(jìn)行更新，而不需要更新銷(xiāo)售部門(mén)的代碼。?
技術(shù)支持： 簡(jiǎn)單工廠和策略的基礎(chǔ)都是因?yàn)槊嫦驅(qū)ο蟮姆庋b與多態(tài)。他們實(shí)現(xiàn)的思想都是先設(shè)定一個(gè)抽象的模型并從該模型派生出符合不同客戶需求的各種方法，并加以封裝。
工廠模式和策略模式的區(qū)別在于實(shí)例化一個(gè)對(duì)象的位置不同，對(duì)工廠模式而言，實(shí)例化對(duì)象是放在服務(wù)端的，即放在了工廠類(lèi)里面；
而策略模式實(shí)例化對(duì)象的操作在客戶端，服務(wù)端的“銷(xiāo)售部門(mén)”只負(fù)責(zé)傳遞該對(duì)象，并在服務(wù)端的環(huán)境里執(zhí)行特定的操作。。。
工廠模式要求服務(wù)端的銷(xiāo)售部門(mén)足夠靈敏，而策略模式由于對(duì)策略進(jìn)行了封裝，所以他的銷(xiāo)售部門(mén)比較傻，需要客戶提供足夠能區(qū)分使用哪種策略的參數(shù)，而這最好的就是該策略的實(shí)例了。
Java代碼??
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策略模式的優(yōu)缺點(diǎn)
? 策略模式的主要優(yōu)點(diǎn)有：
- 策略類(lèi)之間可以自由切換，由于策略類(lèi)實(shí)現(xiàn)自同一個(gè)抽象，所以他們之間可以自由切換。
- 易于擴(kuò)展，增加一個(gè)新的策略對(duì)策略模式來(lái)說(shuō)非常容易，基本上可以在不改變?cè)写a的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展。
- 避免使用多重條件，如果不使用策略模式，對(duì)于所有的算法，必須使用條件語(yǔ)句進(jìn)行連接，通過(guò)條件判斷來(lái)決定使用哪一種算法，在上一篇文章中我們已經(jīng)提到，使用多重條件判斷是非常不容易維護(hù)的。
? 策略模式的缺點(diǎn)主要有兩個(gè)：
- 維護(hù)各個(gè)策略類(lèi)會(huì)給開(kāi)發(fā)帶來(lái)額外開(kāi)銷(xiāo)，可能大家在這方面都有經(jīng)驗(yàn)：一般來(lái)說(shuō)，策略類(lèi)的數(shù)量超過(guò)5個(gè)，就比較令人頭疼了。
- 必須對(duì) 客戶端（調(diào)用者）暴露所有的策略類(lèi)，因?yàn)槭褂媚姆N策略是由客戶端來(lái)決定的，因此，客戶端應(yīng)該知道有什么策略，并且了解各種策略之間的區(qū)別，否則，后果很?chē)?yán) 重。例如，有一個(gè)排序算法的策略模式，提供了快速排序、冒泡排序、選擇排序這三種算法，客戶端在使用這些算法之前，是不是先要明白這三種算法的適用情況？ 再比如，客戶端要使用一個(gè)容器，有鏈表實(shí)現(xiàn)的，也有數(shù)組實(shí)現(xiàn)的，客戶端是不是也要明白鏈表和數(shù)組有什么區(qū)別？就這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)是有悖于迪米特法則的。
適用場(chǎng)景
??????? 做面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的，對(duì)策略模式一定很熟悉，因?yàn)樗鼘?shí)質(zhì)上就是面向?qū)ο笾械睦^承和多態(tài)，在看完策略模式的通用代碼后，我想，即使之前從來(lái)沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)策略模式，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中也一定使用過(guò)它吧？至少在在以下兩種情況下，大家可以考慮使用策略模式，
- 幾個(gè)類(lèi)的主要邏輯相同，只在部分邏輯的算法和行為上稍有區(qū)別的情況。
- 有幾種相似的行為，或者說(shuō)算法，客戶端需要?jiǎng)討B(tài)地決定使用哪一種，那么可以使用策略模式，將這些算法封裝起來(lái)供客戶端調(diào)用。
?????? 策略模式是一種簡(jiǎn)單常用的模式，我們?cè)谶M(jìn)行開(kāi)發(fā)的時(shí)候，會(huì)經(jīng)常有意無(wú)意地使用它，一般來(lái)說(shuō)，策略模式不會(huì)單獨(dú)使用，跟模版方法模式、工廠模式等混合使用的情況比較多。
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的工厂模式简介和应用场景的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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