1. 工厂模式详解（工厂模式示例）

我们的项目代码也是由简而繁一步一步迭代而来的，但对于调用者来说却是越来越简单化。

简单工厂模式

简单工厂模式(Simple Factory Pattern)是指由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。适用于工厂类负责创建的对象较少的场景，且客户端只需要传入工厂类的参数，对于如何创建对象的逻辑不需要关心。

简单工厂模式的实质是根据传递的参数，决定应该创建哪一类的产品

以课程为例，介绍简单工厂模式

【例1】 简单工厂模式实现课程中心程序

分析：课程中心有Java架构师，大数据，人工智能等课程。实现根据课程名称创建课程。定义一个课程接口(ICourse)

源代码

public interface ICourse{
	// 录制的视频
	void record();
}

创建一个Java课程的实现JavaCourse类：

public class JavaCourse implements ICourse{
	@Override
	public void record(){ 
		System.out.println("录制Java课程.");
	}
}

看客户端调用代码，我们这么写

public class SimpleFactoryTest{
	public static void main(String[] args){
	  ICourse course = new JavaCourse();
	  course.record();
	}
}

看上面的代码，父类ICourse指向了子类JavaCourse的引用，应用层代码需要依赖JavaCourse，如果业务需要扩展，继续增加PythonCourse甚至更多，那么客户端的依赖会变得越来越臃肿。因此。需要将这种依赖隐藏起来，把创建细节隐藏。虽然，目前的代码中，创建对象的过程并不复杂，但从代码设计角度来讲不易扩展。现在，用简单工厂模式对代码进行优化。

新增加的PythonCourse类

public class PythonCourse implements ICourse {

	@Override
	public void record() {
		System.out.println("录制Python课程");
	}
}

创建CourseFactory工厂类

public class CourseFactory{
	public ICourse create(String name){
		if ("java".equals(name)){
			return new JavaCourse();
		}else if ("python".equals(name)){
			return new PythonCourse();
		}else {
			return null;
		}
	}
}

修改客户端代码

public class SimpleFactoryTest{
	public static void main(String[] args){
	  CourseFactory factory = new CourseFactory();
	  ICourse course = factory.create("java");
	  course.record();
	}
}

类图：

客户端调用是简单了，但如果我们业务需要扩展，要增加前端课程，需要对工厂的create()方法就要根据产品链的丰富每次都要修改代码逻辑，不符合开闭原则。因此，需要对简单工厂继续优化，利用反射技术。

public class CourseFactory{

	public ICourse create(Class<? extends ICourse> clazz){
		try {

			if (Objects.nonNull(clazz)) {
				return clazz.newInstance();
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}

		return null;
	}
}

客户端调用代码修改：

public class SimpleFactoryTest {

	public static void main(String[] args) {
		CourseFactory factory = new CourseFactory();
		ICourse course = factory.create(JavaCourse.class);
		course.record();
	}
}

优化之后，产品不断丰富不需要修改CourseFactory中的代码，但是有个问题，就是create()方法参数是字符串，可控性有待提升，而且还需要强制类型转换，在进行优化下：

import java.util.Objects;

public class CourseFactory{

	public ICourse create(Class<? extends ICourse> clazz){
		try {

			if (Objects.nonNull(clazz)) {
				return clazz.newInstance();
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}

		return null;
	}
}

优化客户端代码：

public class SimpleFactoryTest {

	public static void main(String[] args) {
		CourseFactory factory = new CourseFactory();
		ICourse course = factory.create(JavaCourse.class);
		course.record();
	}
}

再看一下类图：

简单工厂模式在JDK中也无处不在，现在举个例子，jdk中的Calendar类，看Calendar.getInstance()方法，下面打开源代码分析下：

public class Calendar{
    private static Calendar createCalendar(TimeZone zone, Locale aLocale){
    	// ...
    	
      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;
  }	
}

• 总结

简单工厂模式中的工厂类职责相对过重，不易扩展过于复杂的产品结构。

工厂方法模式

工厂方法模式(Factory Method Pattern)是指定义一个创建对象的接口，但让实现这个接口的类来决定实例化哪个类，工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。在工厂方法模式中用户只需要关心所需产品对应的工厂，无需关心创建细节，而且加入新的产品符合k开闭原则。

工厂方法模式主要解决产品扩展的问题，在简单工厂中，随着产品链的丰富，如果每个课程的创建逻辑有区别的话，工厂的职责会变得越来越多，有点像万能工厂，并不便于维护。根据单一职责原则我们将继续拆分，专人干转事。Java课程有Java工厂创建，Python课程有Python工厂创建，对工厂本身也做了一个抽象。

public interface ICourseFactory{
	ICourse create();
}

在分别创建子工厂，JavaCourseFactory类

public class JavaCourseFactory implements ICourseFactory {

	@Override
	public ICourse create() {
		return new JavaCourse();
	}
}

创建PythonCourseFactory类

public class PythonCourseFactory implements ICourseFactory {

	@Override
	public ICourse create() {
		return new PythonCourse();
	}
}

客户端调用

public class FactoryMethodTest {

	public static void main(String[] args) {
		ICourseFactory factory = new JavaCourseFactory();
		factory.create().record();

		factory = new JavaCourseFactory();
		factory.create().record();
	}

}

其类图：

看看logback中工厂方法模式的应用，看看类图就可以：

工厂方法模式适用于：

1. 创建对象需要大量重复的代码
2. 客户端(应用层)不依赖产品类实例如何被创建，实现等细节。
3. 一个类通过子类来指定创建哪个对象。

工厂方法模式的缺点：

1. 类的个数容易过多，增加复杂度。
2. 增加了系统的抽象性和理解难度。

为了将对接的创建和使用分离，采用工厂模式，即程序将对象的创建和初始化动作交给工厂。

抽象工厂模式

抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)是指提供一个创建一系列相关或者相互依赖对象的接口，无需指定他们的具体实现类。客户端(应用层)不依赖产品类实例如何被创建，实现等细节， 强调的是一系列相关的产品对象(属于同一产品族)一起使用创建对象需要大量重复的代码。需要提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而使客户端不依赖具体的实现。

需要理解产品族和产品等级结构的概念。比如：美的工厂可以生产洗衣机，空调，冰箱，格力工厂也可以生产洗衣机，空调，冰箱。同一个工厂生产的不同产品代表的是同一个产品族，不同工厂生成的同种产品代表同一个产品等级结构。

下面还是以课程中心为例来介绍抽象工厂模式

【例1】课程中心程序介绍抽象工厂模式

分析：课程不仅提供录播视频，还需要提供课堂笔记，甚至源码才能成为完整的课程。在产品等级中新增两个产品IVideo录播视频和INote课堂笔记。

IVideo录播视频接口

public interface IVideo {

	void record();
}

INote课堂笔记接口

public interface INote {

	void edit();
}

创建抽象工厂CourseFactory类

public interface CourseFactory {

	IVideo createVideo();

	INote createNote();
}

创建Java产品族，Java视频JavaVideo类

public class JavaVideo implements IVideo {

	@Override
	public void record() {
		System.out.println("录制java视频");
	}
}

扩展产品等级Java课堂笔记JavaNote类

public class JavaNote implements INote {

	@Override
	public void edit() {
		System.out.println("编写Java笔记.");
	}
}

创建java产品族的具体工厂JavaCourseFactory类

public class JavaCourseFactory implements CourseFactory {

	@Override
	public IVideo createVideo() {
		return new JavaVideo();
	}

	@Override
	public INote createNote() {
		return new JavaNote();
	}
}

创建python产品族，python视频PythonVideo类

public class PythonVideo implements IVideo {

	@Override
	public void record() {
		System.out.println("录制python课程.");
	}
}

扩展产品等级Python课堂笔记PythonNote类

public class PythonNote implements INote {

	@Override
	public void edit() {
		System.out.println("编写python笔记.");
	}
}

创建Python产品族的具体工厂PythonCourseFactory类

public class PythonCourseFactory implements CourseFactory {

	@Override
	public IVideo createVideo() {
		return new PythonVideo();
	}
	
	@Override
	public INote createNote() {
		return new PythonNote();
	}
}

客户端调用：

public class AbstractMethodTest {

	public static void main(String[] args) {
		CourseFactory factory = new JavaCourseFactory();
		factory.createVideo().record();
		factory.createNote().edit();
	}
}

上面的代码完整的描述了两个产品族Java课程和Python课程，也描述了两个产品等级视频和笔记。抽象工厂非常完美清晰的描述这样一层复杂的关系。但是，如果想继续扩展产品等级的。比如将源码Source也加入到课程中的话，那么我们从代码到抽象工厂，到具体的实现类都要全部调整一遍，很显然不符合开闭原则。因此抽象工厂模式也是有缺陷的。

1. 规定了所有可能被创建的产品集合，产品族中扩展新产品困难，需要修改抽象工厂接口。
2. 增加了系统的抽象性和理解难度。

在实际开发中，不能犯强迫症甚至有洁癖。

抽象工厂模式，将工厂具有的生产产品的能力定义成抽象方法，产品的具体实现，有基类实现。