Java 工厂模式示例详解

简介

在软件开发中，设计模式是解决常见问题的通用解决方案。工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一种创建对象的方式，将对象的创建和使用分离。通过使用工厂模式，可以使代码更加灵活、可维护和可扩展。本文将深入探讨 Java 中的工厂模式，包括基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，并提供详细的代码示例。

工厂模式基础概念

工厂模式主要有以下几个关键角色： - 工厂（Factory）：负责创建对象的类。它提供一个创建对象的方法，该方法封装了对象的创建逻辑。 - 产品（Product）：工厂创建的对象类型。所有由工厂创建的对象都实现同一个产品接口或继承自同一个抽象类。 - 客户端（Client）：使用工厂创建对象的代码部分。客户端只需要调用工厂的创建方法，而不需要关心对象的具体创建过程。

工厂模式的核心思想是将对象的创建逻辑封装在工厂类中，使得客户端代码与对象创建过程解耦。这样，当需要创建不同类型的对象时，只需要修改工厂类的创建逻辑，而不需要修改大量的客户端代码。

使用方法

定义产品接口或抽象类 首先，需要定义一个产品接口或抽象类，所有具体的产品类都将实现这个接口或继承这个抽象类。

public interface Shape {
    void draw();
}

创建具体产品类 实现产品接口或继承抽象类，创建具体的产品类。

public class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a circle.");
    }
}

public class Rectangle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a rectangle.");
    }
}

创建工厂类 创建一个工厂类，该类提供一个创建产品对象的方法。

public class ShapeFactory {
    public Shape createShape(String shapeType) {
        if (shapeType == null) {
            return null;
        }
        if (shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")) {
            return new Circle();
        } else if (shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")) {
            return new Rectangle();
        }
        return null;
    }
}

使用工厂类创建对象 在客户端代码中，使用工厂类创建对象。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ShapeFactory factory = new ShapeFactory();

        Shape circle = factory.createShape("CIRCLE");
        if (circle != null) {
            circle.draw();
        }

        Shape rectangle = factory.createShape("RECTANGLE");
        if (rectangle != null) {
            rectangle.draw();
        }
    }
}

常见实践

简单工厂模式（Simple Factory Pattern）：上述示例就是简单工厂模式的实现。简单工厂模式将对象创建逻辑封装在一个工厂类中，客户端通过调用工厂类的方法来获取对象。它的优点是实现简单，缺点是不符合开闭原则，即当需要添加新的产品类型时，需要修改工厂类的代码。
工厂方法模式（Factory Method Pattern）：在工厂方法模式中，将创建对象的方法抽象成抽象方法，由具体的工厂子类实现。这样，当需要添加新的产品类型时，只需要创建一个新的工厂子类，而不需要修改现有的工厂类代码。

public abstract class ShapeFactory {
    public abstract Shape createShape();
}

public class CircleFactory extends ShapeFactory {
    @Override
    public Shape createShape() {
        return new Circle();
    }
}

public class RectangleFactory extends ShapeFactory {
    @Override
    public Shape createShape() {
        return new Rectangle();
    }
}

客户端使用方式：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ShapeFactory circleFactory = new CircleFactory();
        Shape circle = circleFactory.createShape();
        if (circle != null) {
            circle.draw();
        }

        ShapeFactory rectangleFactory = new RectangleFactory();
        Shape rectangle = rectangleFactory.createShape();
        if (rectangle != null) {
            rectangle.draw();
        }
    }
}

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）：抽象工厂模式提供了一个创建一系列相关或依赖对象的接口，而不需要指定它们具体的类。它适用于创建多个相关产品对象的场景。

最佳实践

遵循开闭原则：尽量使用工厂方法模式或抽象工厂模式，避免使用简单工厂模式，以确保代码在添加新的产品类型时不需要修改现有代码。
单一职责原则：工厂类应该只负责对象的创建，不应该包含与对象创建无关的逻辑。
依赖注入：在使用工厂模式时，可以结合依赖注入，将工厂对象注入到需要创建对象的类中，提高代码的可测试性和可维护性。

小结

工厂模式是 Java 中一种非常实用的设计模式，它通过将对象的创建和使用分离，提高了代码的灵活性、可维护性和可扩展性。通过本文的介绍，希望读者能够深入理解工厂模式的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，并能够在实际项目中灵活运用。

参考资料

《Effective Java》 - Joshua Bloch
《Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software》 - Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, John Vlissides
Oracle Java Tutorials