手撕设计模式之「简单工厂模式」（Java描述）

前言

利用简单工厂模式可以实现对象创建和业务逻辑处理的分离，但存在工厂类职责过重，增添新产品违背开闭原则等问题。它不属于GoF 23种设计模式之一，但是它可以作为学习工厂方法模式前的一个很好的引导。

为了方便学习和交流，我会把「手撕设计模式」系列的代码上传到Github，需要的小伙伴可以到上面下载（记得顺手star一下~）。

GitHub地址：https://github.com/VeggieOrz/DesignPattern

1. 模式动机

在这里还是考虑这个很经典的软件应用场景，一个软件系统可以提供多个外观不用的按钮（如圆形按钮、矩形按钮、菱形按钮等），这些按钮都源自同一个基类，不过继承基类后不同的子类修改了部分属性从而使得它们可以呈现不同的外观，如果我们希望在使用这些按钮时，不需要知道这些具体按钮类的名称，只需要知道表示该按钮类的一个参数，并提供一个调用方便的方法，把该参数传入方法即可返回一个相应的按钮对象。此时，就可以使用简单工厂模式。

2. 模式定义

简单工厂模式(Simple Factory Pattern)，又称为为静态工厂方法(Static Factory Method)模式，它属于类创建模式。在简单工厂模式中，可以根据参数的不同返回不同类的实例。简单工厂模式专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。

简单工厂模式的要点：当你需要什么，只需要传入一个正确的参数，就可以获取你所需的对象，无需知道其创建细节。

3.模式结构

模式的结构如下图所示：

简单工厂模式包含如下角色：

• Factory（工厂角色）：工厂类是简单工厂模式的核心，负责实现创建所有实例的内部逻辑。外界通过调用它提供的静态工厂方法factoryMethod()来实现对象的创建，需要注意的是，方法的返回类型必须是抽象产品类（接口）。
• Product（抽象产品角色）：抽象产品类是简单工厂模式所有对象的父类，负责描述所有实例所共有的公共接口。
• ConcreteProduct（具体产品角色）：具体产品类继承了抽象产品类，是它的具体实现类（需要实现定义抽象产品类中的抽象方法），也是简单工厂模式的创建目标。

4. 模式实现

这里就根据上面的模式结构图，对简单工厂模式进行一个简单的实现。

（1）抽象产品类

这是所有产品类的抽象类，它定义了所有产品类所以共有的方法，我们在这里把它定义成接口。

// 抽象产品类
public interface Product {
	public void use();
}

（2）具体产品类

这是具体产品实现类，它继承（实现）了抽象类（接口），是对抽象产品的具体描述，需要实现在抽象类中定义的方法。

// 具体产品类A
public class ConcreteProductA implements Product {
	public void use() {
		System.out.println("This is product A");
	}
}

// 具体产品类B
public class ConcreteProductB implements Product{
	public void use() {
		System.out.println("This is product B");
	}
}

（3）工厂类

这是工厂类，它提供了负责创建具体产品类对象的静态工厂方法。需要注意的是，方法的返回值类型必须是抽象产品类。

// 工厂类
public class Factory {
	// 静态工厂方法
	public static Product createProduct(String arg) throws Exception{
		if (arg != null && "A".equalsIgnoreCase(arg)) {
			System.out.println("Product A is being produced");
			return new ConcreteProductA();
		} else if (arg != null && "B".equalsIgnoreCase(arg)) {
			System.out.println("Product B is being produced");
			return new ConcreteProductB();
		} else {
			throw new Exception("Sorry,This kind of product is not found");
		}
	}
}

（4）工具类

这是一个用具类，主要用于读取配置文件。可以帮助客户端在不需要修改代码的情况下，完成具体产品类对象的更换。

import java.io.File;
import javax.xml.parsers.*;
import org.w3c.dom.*;

public class XMLUtilProduct {
	
	public static String getBrandName() {
		try {
			// 创建文档对象
			DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
			DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
			Document doc;
			doc = builder.parse(new File("./src/simpleFactory/configProduct.xml"));
			
			// 获取包含品牌名称的文本节点
			NodeList nl = doc.getElementsByTagName("brandName");
			Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();
			String brandName = classNode.getNodeValue().trim();
			return brandName;
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
			return null;
		}
	}
}

（5）客户端

客户端主要用于对简单工厂模式的测试，我们只要改变配置文件中<brandName>标签中的值，就可以实现从具体产品类A到具体产品类B的使用切换，不需要修改任何代码。

public class Client {

	public static void main(String[] args) {
		try {
			Product product;
			String brandName = XMLUtilProduct.getBrandName();			
			product = Factory.createProduct(brandName);
			product.use();
		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e.getMessage());
		}
	}
}

配置文件如下所示：

<?xml version="1.0"?>
<config>
	<brandName>A</brandName>
</config>

只要掌握这种实现思想，即使换成其他产品（手机、电视机……），只要满足简单工厂方法的使用场景，你就可以它应用到系统的实现中。

5. 模式总结

5.1 优点

• 实现了对象创建和使用的分离。
• 客户端无须知道所创建的具体产品类的类名，只需要知道产品类所对应的参数即可。
• 通过引入配置文件，可以在不修改客户端代码的情况下更换具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性。

5.2 缺点

• 工厂类的职责过重，它集中了所有产品的创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响。
• 系统拓展困难，一旦添加新产品不得不修改工厂逻辑，违背了开闭原则。
• 工厂类不能得到很好地拓展，由于使用了静态工厂方法，造成工厂觉得无法形成基于继承的等级结构。c

5.3 适用环境

• 工厂类负责创建的对象比较少：由于穿件对象较少，不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂。
• 客户端只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象不关系：客户端既不需要关心创建细节，甚至连类名都不需要记住，只需要知道类型所对应的参数。

参考资料

1. 《Java设计模式》
2. Simple Factory | GitHub

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转载：https://blog.csdn.net/weixin_42292229/article/details/105889379