java设计模式中工厂模式的定义及代码演示

# Java设计模式中工厂模式的定义及代码演示

## 一、工厂模式概述

工厂模式（Factory Pattern）是Java中最常用的设计模式之一，属于**创建型模式**，主要解决对象创建过程中的灵活性问题。其核心思想是将**对象的实例化过程**与**客户端代码**分离，通过专门的工厂类来控制对象的创建。

### 1.1 核心作用
- 解耦：客户端不需要知道具体类的创建细节
- 扩展性：新增产品类时不影响现有代码
- 统一管理：集中控制对象的创建逻辑

### 1.2 三种实现形式
1. 简单工厂模式（静态工厂）
2. 工厂方法模式（多态工厂）
3. 抽象工厂模式（产品族工厂）

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## 二、简单工厂模式

### 2.1 定义
通过一个静态方法根据传入参数的不同返回不同类的实例。

```java
// 产品接口
interface Product {
    void operation();
}

// 具体产品A
class ConcreteProductA implements Product {
    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("执行产品A的操作");
    }
}

// 具体产品B
class ConcreteProductB implements Product {
    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("执行产品B的操作");
    }
}

// 简单工厂
class SimpleFactory {
    public static Product createProduct(String type) {
        switch (type) {
            case "A":
                return new ConcreteProductA();
            case "B":
                return new ConcreteProductB();
            default:
                throw new IllegalArgumentException("未知产品类型");
        }
    }
}

// 客户端使用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Product productA = SimpleFactory.createProduct("A");
        productA.operation();
        
        Product productB = SimpleFactory.createProduct("B");
        productB.operation();
    }
}

2.2 优缺点分析

✅ 优点： - 客户端与具体实现解耦 - 代码结构简单

❌ 缺点： - 违反开闭原则（新增产品需修改工厂类） - 静态方法无法继承

三、工厂方法模式

3.1 定义

定义一个创建对象的接口，但让子类决定实例化哪个类。

// 抽象工厂
interface Factory {
    Product createProduct();
}

// 具体工厂A
class ConcreteFactoryA implements Factory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductA();
    }
}

// 具体工厂B
class ConcreteFactoryB implements Factory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductB();
    }
}

// 客户端使用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Factory factoryA = new ConcreteFactoryA();
        Product productA = factoryA.createProduct();
        productA.operation();
        
        Factory factoryB = new ConcreteFactoryB();
        Product productB = factoryB.createProduct();
        productB.operation();
    }
}

3.2 类图结构

[客户端] --> [抽象工厂]
[抽象工厂] <|-- [具体工厂A]
[抽象工厂] <|-- [具体工厂B]

3.3 适用场景

• 客户端不知道它需要的具体类
• 需要灵活扩展新产品时

四、抽象工厂模式

4.1 定义

提供一个接口，用于创建相关或依赖对象家族，而不需要明确指定具体类。

// 抽象产品族
interface Button {
    void render();
}

interface Checkbox {
    void check();
}

// 具体产品族1
class WindowsButton implements Button {
    public void render() {
        System.out.println("Windows风格按钮");
    }
}

class WindowsCheckbox implements Checkbox {
    public void check() {
        System.out.println("Windows复选框选中");
    }
}

// 具体产品族2
class MacButton implements Button {
    public void render() {
        System.out.println("Mac风格按钮");
    }
}

// 抽象工厂
interface GUIFactory {
    Button createButton();
    Checkbox createCheckbox();
}

// 具体工厂实现
class WindowsFactory implements GUIFactory {
    public Button createButton() {
        return new WindowsButton();
    }
    public Checkbox createCheckbox() {
        return new WindowsCheckbox();
    }
}

class MacFactory implements GUIFactory {
    public Button createButton() {
        return new MacButton();
    }
    // MacCheckbox实现省略...
}

4.2 模式特点

• 强调产品族概念
• 适合系统需要多个协同工作的对象
• JDBC就是典型应用

五、三种工厂模式对比

六、实际应用案例

6.1 Spring中的工厂模式

// BeanFactory就是典型的工厂接口
BeanFactory factory = new XmlBeanFactory(...);
Object obj = factory.getBean("beanName");

6.2 JDK中的实例

// Collection的iterator()方法
List<String> list = Arrays.asList("A", "B");
Iterator<String> it = list.iterator(); // 隐藏具体迭代器实现

七、总结

工厂模式的核心价值在于： 1. 将对象创建与使用分离 2. 降低代码耦合度 3. 提高系统的可扩展性

在实际开发中，应根据业务复杂度选择合适的形式。简单场景用简单工厂，复杂产品族建议使用抽象工厂，大多数情况下工厂方法是最平衡的选择。 “`

（注：全文约1450字，可根据需要调整代码示例的详细程度）