Java设计模式之工厂模式（Factory模式）介绍

什么是工厂模式？

工厂模式是一种常用的面向对象设计模式。它提供了一种创建对象的最佳方式，而无需将对象的创建细节暴露给客户端。

工厂模式通过通过一个工厂方法来创建对象。这个方法通常被声明在工厂接口或抽象类中，具体子类实现这个方法来创建具体的对象。

工厂模式可以在程序中很方便地修改对象的创建方式。

工厂模式的类型

1. 简单工厂模式(Simple Factory Pattern)

简单工厂模式包含一个工厂类和多个具体产品类。工厂类的创建方法中通过多重判断语句（if/else或switch），来动态地创建所需要的产品类的实例。

示例：一个计算器工厂类，可以根据传入参数创建不同的计算器实例（加法、减法等）。

1. 工厂方法模式(Factory Method Pattern)

工厂方法模式是对简单工厂模式的优化，它将工厂类抽象化，让具体实现交由其子类完成。

示例：一个披萨工厂，可以根据口味返回不同类型的披萨实例（比萨、培根比萨等）。

1. 抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)

抽象工厂模式用于创建一系列产品族，这些产品都有共同的主题。

示例：一个家电工厂，可以分别生产电视机、空调、洗衣机等不同的家电系列。

工厂模式的优缺点

优点

1. 将产品的具体实现与创建过程分离，客户端无需关注创建过程，只需调用工厂方法即可。

2. 工厂类可以根据需要决定创建哪种产品实例，客户端则无需知道具体实现过程。

3. 可以轻松扩展新的产品实现，只需添加具体的产品类和对应的工厂方法即可。

缺点

1. 增加了系统的抽象度和复杂度。

2. 需要额外的代码实现工厂类和对应的产品类。

工厂模式的应用场景

1. 当类中有大量重复的代码时，可以考虑使用工厂方法来消除重复代码。

2. 当需要创建一个不知道具体类型的对象时，可以使用工厂方法来创建。

3. 当希望将产品的实现与创建过程分离，使得客户端无需关注创建过程时，可以使用工厂方法。

简单工厂模式示例

// 抽象产品类
public abstract class Computer {
    public abstract void display();
}

// 具体产品类
public class HPComputer extends Computer {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("This is an HP computer.");
    }
}

// 具体产品类
public class DellComputer extends Computer {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("This is a Dell computer.");
    }
}

// 简单工厂类
public class ComputerFactory {
    public static Computer createComputer(String type) {
        switch (type) {
            case "HP":
                return new HPComputer();
            case "Dell":
                return new DellComputer();
            default:
                return null;
        }
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Computer hp = ComputerFactory.createComputer("HP");
        hp.display();
        Computer dell = ComputerFactory.createComputer("Dell");
        dell.display();
    }
}

工厂方法模式示例

// 抽象产品类
public abstract class Pizza {
    public abstract void prepare();
    public abstract void bake();
    public abstract void cut();
    public abstract void box();
}

// 具体产品类
public class CheesePizza extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("Preparing cheese pizza.");
    }

    @Override
    public void bake() {
        System.out.println("Baking cheese pizza.");
    }

    @Override
    public void cut() {
        System.out.println("Cutting cheese pizza.");
    }

    @Override
    public void box() {
        System.out.println("Packing cheese pizza.");
    }
}

// 具体产品类
public class PepperoniPizza extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("Preparing pepperoni pizza.");
    }

    @Override
    public void bake() {
        System.out.println("Baking pepperoni pizza.");
    }

    @Override
    public void cut() {
        System.out.println("Cutting pepperoni pizza.");
    }

    @Override
    public void box() {
        System.out.println("Packing pepperoni pizza.");
    }
}

// 抽象工厂类
public abstract class PizzaFactory {
    public abstract Pizza createPizza(String type);
}

// 具体工厂类
public class NewYorkPizzaFactory extends PizzaFactory {
    public Pizza createPizza(String type) {
        switch(type) {
            case "Cheese":
                return new CheesePizza();
            case "Pepperoni":
                return new PepperoniPizza();
            default:
                return null;
        }
    }
}

// 具体工厂类
public class ChicagoPizzaFactory extends PizzaFactory {
    public Pizza createPizza(String type) {
        switch(type) {
            case "Cheese":
                return new CheesePizza();
            case "Pepperoni":
                return new PepperoniPizza();
            default:
                return null;
        }
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        PizzaFactory nyFactory = new NewYorkPizzaFactory();
        Pizza cheesePizza = nyFactory.createPizza("Cheese");
        cheesePizza.prepare();
        cheesePizza.bake();
        cheesePizza.cut();
        cheesePizza.box();

        PizzaFactory chicagoFactory = new ChicagoPizzaFactory();
        Pizza pepperoniPizza = chicagoFactory.createPizza("Pepperoni");
        pepperoniPizza.prepare();
        pepperoniPizza.bake();
        pepperoniPizza.cut();
        pepperoniPizza.box();
    }
}