设计模式学习(5) 23-2 简单工厂、工厂方法 23-4 抽象工厂

0. 个人感悟

• 工厂模式是经典的创建型模式，工作中也经常用到，值得一学
• 核心思想是将对象的创建和自身业务隔离开，从而达到复用、解耦的效果
• 随着业务的逐渐扩展(产品创建逻辑膨胀、不同产品组合工作等)，工厂抽象程度不断加深，由简单工厂逐渐演化到工厂方法模式和抽象工厂
• 每种模式都有自己的优缺点，根据业务进行选择
• 在实际工作中，可以结合配置文件、spring依赖注入、反射等方式来提高工厂的灵活性和扩展性，在最后展示了自己在工作中实践的一个实例
• 一个个人学习的经验：认为什么都原汁原味的好，所以学习设计模式开始就直接看原书《设计模式》，然后低估了学习曲线，觉得晦涩难啃，自信受挫，恶性循环。后面改变策略，由易到难，先看一些大家加工过的好懂的，最后在回复本源看母书。认知是不断进步的，不要害怕当前犯错。共勉。

1.简单工厂

1.1概念

定义一个创建对象的类，由这个类来封装创建对象的行为。

在《设计模式:可复用面向对象软件基础》书中将简单工厂模式和工厂方法模式化为一类，认为前者是后者的特例
理解：
定义专门创建对象的类，提高复用，同时将对象的创建和使用进行隔离，降低系统耦合，将创建逻辑封装，提高内聚。

1.2 适配场景(解决什么问题)

• 多处创建对象，创建对象逻辑相对复杂(封装、复用)
• 对象有类族划分，比如汽车可以有宝马车、奔驰车等汽车族(管理产品族)
• 产品族有限，业务变动小，一个类进行管理可以hold住(一个具体工厂管理对象)

1.3实现方法

1.3.1 传统创建方法

• 哪里需要哪里创建(缺乏复用)
• 边创建，边使用(缺乏封装，耦合重)
  UML示意:
  

1.3.2 简单工厂方法:

• 创建对象的逻辑交给生产工厂，工厂屏蔽实现细节

• 产品进行类族管理，建立统一的产品接口

• 客户端与工厂通讯
  UML示意:
  

• 抽象产品: 产品的高度抽象，定义产品的行为，一般为接口或者抽象类

• 具体产品: 抽象产品的实现类，是客户端需要的实例

• 工厂: 简单工厂的核心，承上启下，承接客户端的创建对象需求，统一管理实例

1.4 代码示例

需求：客户希望我们给做一个淘宝，另一个客户也希望我们做个淘宝，还有一个客户希望我们做个京东。。。
传统的做法是按业务流程来，来一个客户，我们给实现(new)一个具体的购物平台

publicclassTaoBaoShopping{/** * @description 购物 * @author bigHao * @date 2025/12/21 **/publicvoidshopping(){System.out.println("taoBaoShopping");}}

publicclassJDShopping{/** * @description 购物 * @author bigHao * @date 2025/12/21 **/publicvoidshopping(){System.out.println("JDShopping");}}

publicclassClient{staticvoidmain(){JDShoppingjdShopping=newJDShopping();jdShopping.shopping();TaoBaoShoppingtaoBaoShopping=newTaoBaoShopping();taoBaoShopping.shopping();}}

这样做缺乏设计，不利于复用和维护。
我们可以设计一个工厂，由工厂来统一管理对象创建，只需要告诉工厂我们需要什么平台。后续某个平台的代码修改，或者新增平台，只需修改工厂实现。
购物平台类族

publicinterfaceShoppingPlatform{/** * @description 购物 * @author bigHao * @date 2025/12/21 **/voidshopping();}publicclassJDShoppingimplementsShoppingPlatform{@Overridepublicvoidshopping(){System.out.println("JDShopping");}}publicclassTaoBaoShoppingimplementsShoppingPlatform{@Overridepublicvoidshopping(){System.out.println("taoBaoShopping");}}

工厂 接受客户端参数，根据参数选择不同的具体产品

publicclassShoppingPlatformFactory{publicstaticfinalStringJD="JD";publicstaticfinalStringTAO_BAO="taoBao";/** * @param shopTye 平台类型 * @return ShoppingPlatform 购物平台 * @description 根据平台类型返回购物平台实现 * @author bigHao * @date 2025/12/21 **/publicShoppingPlatformcreateShoppingPlatform(StringshopTye){returnswitch(shopTye){caseJD->newJDShopping();caseTAO_BAO->newTaoBaoShopping();default->null;};}}

客户端

publicclassClient{staticvoidmain(){StringshopTye="";ShoppingPlatformshoppingPlatform=newShoppingPlatformFactory().createShoppingPlatform(shopTye);}}

1.5 优缺点

结合第一章、第三章记录的1核(高内聚低耦合)4性(复用性 可读性 扩展性 稳定性)7大原则来分析模式的优缺点，这里只列突出的点

• 优点
  • 高内聚，低耦合: 创建的行为内聚到工厂，客户端不需要和具体产品打交道，只用与工厂通信，降低耦合
  • 单一职责: 创建职责和产品本身业务隔开
  • 开闭原则、扩展性: 符合一定的开闭原则，可以通过增加具体产品和修改工厂代码来达到扩展；抽取抽象产品进行类族管理，后续扩展只用修改工厂代码
• 缺点
  • 依赖倒置: 依赖具体的工厂类
  • 扩展性: 增加具体产品，需要修改工厂代码，这里的switch需要增加新的case；对象的创建都依赖于工厂，产品类型多时，可能会增加工厂的逻辑(工厂方法模式可以解决这个问题)

2.工厂方法模式

2.1概念

Define an interface for creating an object, but let subclasses decide which class to instantiate. Factory Method lets a class defer instantiation tosubclasses.

翻译:

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

理解:
对比简单工厂统一管理对象创建，工厂方法模式将工厂创建产品的方法抽象化，自身只做接口定义，由具体的实现类来创建产品。因而将“类的实例化延迟到其子类”。

2.2 适配场景

• 包含简单工厂模式的场景
• 产品族日益扩大，产品创建逻辑越来越复杂，一个具体工厂逻辑日益膨胀
• 分工需要。不同的人或团队去维护某个具体产品创建

2.3实现方法

定义里说的很清楚，工厂方法抽象出来，创建具体实例的方法延迟到子工厂

• 抽象产品: 产品的高度抽象，定义产品的行为，一般为接口或者抽象类
• 具体产品: 抽象产品的实现类，是客户端需要的实例
• 抽象工厂: 工厂方法模式的核心。定义创建产品的抽象方法。
• 具体工厂: 抽象工厂的实现类，创建具体的产品

2.4 代码示例

还是以购物平台为例，改用工厂方法模式
购物平台类族

publicinterfaceShoppingPlatform{/** * @description 购物 * @author bigHao * @date 2025/12/21 **/voidshopping();}publicclassJDShoppingimplementsShoppingPlatform{@Overridepublicvoidshopping(){System.out.println("JDShopping");}}publicclassTaoBaoShoppingimplementsShoppingPlatform{@Overridepublicvoidshopping(){System.out.println("taoBaoShopping");}}

抽象工厂和其实现

publicinterfaceIShoppingPlatformFactory{/** * @return ShoppingPlatform 购物平台 * @description 创建购物平台 * @author bigHao * @date 2025/12/21 **/ShoppingPlatformcreateShoppingPlatform();}publicclassJDShoppingFactoryimplementsIShoppingPlatformFactory{@OverridepublicShoppingPlatformcreateShoppingPlatform(){returnnewJDShopping();}}publicclassTaoBaoShoppingFactoryimplementsIShoppingPlatformFactory{@OverridepublicShoppingPlatformcreateShoppingPlatform(){returnnewTaoBaoShopping();}}

客户端

publicclassClient{staticvoidmain(){JDShoppingFactoryjdShoppingFactory=newJDShoppingFactory();jdShoppingFactory.createShoppingPlatform();TaoBaoShoppingFactorytaoBaoShoppingFactory=newTaoBaoShoppingFactory();taoBaoShoppingFactory.createShoppingPlatform();}}

2.5 优缺点

• 优点
  • 依赖倒置: 工厂进行了抽象，客户端依赖抽象工厂
  • 开闭原则、扩展性: 符合一定的开闭原则，可以通过扩展的方式来增加具体产品和具体工厂
• 缺点
  • 扩展性: 扩展需要同时增加具体产品和具体工厂; 对比简单工厂，工厂方法模式，其实是将选择具体产品的逻辑从工厂(示例中的switch逻辑)转嫁给了客户端，引入新的产品，势必需要客户端修改代码适配

3.模式名称

3.1概念

Provide an interface for creating families of related or dependent objects without specifying their concrete classes.

翻译:

提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类

理解:
先引入两个概念: 产品族和产品等级结构

• 产品等级结构: 产品的继承结构，抽象产品和具体产品。比如抽象购物平台类，有淘宝、京东等子类，一起构成了产品等级结构。
• 产品族:同一个工厂生产的，不同产品等级结构中的一组具体产品。比如京东出品的京东购物和京东外卖，都是属于一个工厂。

3.2 适配场景

• 包含工厂方法模式场景
• 一个产品族需要被设计在一起工作

3.3实现方法

定义里也很清楚，抽象工厂中定义创建有依赖关系抽象产品的接口，具体工厂实现创建具体产品族

• 抽象产品: 产品的高度抽象，定义产品的行为，一般为接口或者抽象类。这里是一个产品族。
• 具体产品: 抽象产品的实现类，是客户端需要的实例。产品族实例。
• 抽象工厂: 抽象工厂模式的核心。定义创建一起工作的产品创建的接口方法。
• 具体工厂: 抽象工厂的实现类，创建具体的产品族。

3.4 代码示例

客户不仅想做购物平台，还想加入外卖到平台中
购物平台类族

publicinterfaceShoppingPlatform{/** * @description 购物 * @author bigHao * @date 2025/12/21 **/voidshopping();}publicclassJDShoppingimplementsShoppingPlatform{@Overridepublicvoidshopping(){System.out.println("JDShopping");}}publicclassTaoBaoShoppingimplementsShoppingPlatform{@Overridepublicvoidshopping(){System.out.println("taoBaoShopping");}}

外卖平台类族

publicinterfaceFoodDeliverPlatform{/** * @description 点外卖 * @author bigHao * @date 2025/12/21 **/voiddeliver();}publicclassJDFoodDeliverimplementsFoodDeliverPlatform{@Overridepublicvoiddeliver(){System.out.println("JD food deliver");}}publicclassTaoBaoFoodDeliverimplementsFoodDeliverPlatform{@Overridepublicvoiddeliver(){System.out.println("taoBao food deliver");}}

工厂类族

publicinterfaceIPlatformFactory{/** * @return ShoppingPlatform 购物平台 * @description 创建购物平台 * @author bigHao * @date 2025/12/21 **/ShoppingPlatformcreateShoppingPlatform();/** * @return FoodDeliverPlatform 外卖平台 * @description 创建外卖平台 * @author bigHao * @date 2025/12/21 **/FoodDeliverPlatformcreateFoodDeliverPlatform();}publicclassJDFactoryimplementsIPlatformFactory{@OverridepublicShoppingPlatformcreateShoppingPlatform(){returnnewJDShopping();}@OverridepublicFoodDeliverPlatformcreateFoodDeliverPlatform(){returnnewJDFoodDeliver();}}publicclassTaoBaoFactoryimplementsIPlatformFactory{@OverridepublicShoppingPlatformcreateShoppingPlatform(){returnnewTaoBaoShopping();}@OverridepublicFoodDeliverPlatformcreateFoodDeliverPlatform(){returnnewTaoBaoFoodDeliver();}}

客户端

publicclassClient{staticvoidmain(){JDFactoryjdFactory=newJDFactory();jdFactory.createShoppingPlatform();jdFactory.createFoodDeliverPlatform();TaoBaoFactorytaoBaoFactory=newTaoBaoFactory();taoBaoFactory.createShoppingPlatform();taoBaoFactory.createFoodDeliverPlatform();}}

3.5 优缺点

• 优点
  • 扩展性: 易于产品族的更换
• 缺点
  • 扩展性: 扩展一个产品等级结构，需要在增加新的产品族的同时去更改抽象工厂和具体工厂，当然这个是设计灵活性需要付出的代价，实际项目需要均衡考虑；客户端需要指定具体工厂，当然这个其实可以通过读取配置文件等方式来进行优化。后面会举一个之前在项目中使用过的简单工厂+配置文件配置来实现不用修改客户端代码

4.简单工厂+配置文件+依赖注入实践

背景：
三种工厂模式中各有优缺点。其中有一个比较共性的缺点:当需要更改实现时，还是需要更改代码，比如简单工厂需要更改自身swich代码来更换选择实例，工厂方法和抽象工厂需要客户端来选择用哪个工厂。在工作中使用简单工厂时也遇到了这个问题，最后先到了一套方案，大家可以参考。
解决思路:有没有好的办法来解决呢。归纳起来有3个重要步骤，可以针对来解决

• 变更的传递。如何将告诉程序我要更改实现。传统实现是改客户端代码，选择其它实现。 这点可以通过加载配置文件来替代。
• 如何纳管所有的实现。 拿到变更的参数了，那么需要和系统中所有实例进行匹配，首先需要纳管所有实现。简单工厂其实没有纳管功能，需要自己去依赖具体产品。 Spring的出现替我们解决了这个问题。
• 传递和匹配。 有了变更参数和所有实现，接下来指定匹配规则，这个可以提前约定，比如在抽象产品中添加一个抽象方法，返回一个产品标识。用这个标识与输入匹配。
  代码demo示例：
  产品类族: 注意加入注解，让容器纳管

@ComponentpublicinterfaceShoppingPlatform{/** * @description 购物 * @author bigHao * @date 2025/12/22 **/voidshopping();}@ComponentpublicclassJDShoppingimplementsShoppingPlatform{@Overridepublicvoidshopping(){System.out.println("JDShopping");}}@ComponentpublicclassTaoBaoShoppingimplementsShoppingPlatform{@Overridepublicvoidshopping(){System.out.println("taoBaoShopping");}}

工厂: 注入所有实现，提供匹配参数-实例的方法

@ComponentpublicclassShoppingPlatformFactory{// 这里会注入ShoppingPlatform的所有实现@ResourceprivateList<ShoppingPlatform>shoppingPlatforms;/** * @param shopTye 平台类型 * @return ShoppingPlatform 购物平台 * @description 根据平台类型返回购物平台实现 * @author bigHao * @date 2025/12/22 **/publicOptional<ShoppingPlatform>createShoppingPlatform(StringshopTye){// 这里的匹配逻辑是类名.startsWith入参 比如JDShopping可以匹配上JD TaoBaoShopping可以匹配上TaoBaoreturnshoppingPlatforms.stream().filter(item->item.getClass().getSimpleName().startsWith(shopTye)).findFirst();}}

配置文件

platform.type=JD

客户端: 这里让程序在项目初始化后启动

@ComponentpublicclassStartedEventListenerimplementsApplicationListener<ApplicationStartedEvent>{@Value("${platform.type}")privateStringplatformType;@ResourceprivateShoppingPlatformFactoryshoppingPlatformFactory;@OverridepublicvoidonApplicationEvent(ApplicationStartedEventevent){System.out.println("应用启动完成，通知监听器执行其它操作--start");System.out.println("platformType : "+platformType);Optional<ShoppingPlatform>shoppingPlatform=shoppingPlatformFactory.createShoppingPlatform(platformType);booleanisPresent=shoppingPlatform.isPresent();if(isPresent){System.out.println("instance outPut: ");shoppingPlatform.get().shopping();}else{System.out.println("get instance failed.");}System.out.println("应用启动完成，通知监听器执行其它操作--end");}}

输出：

应用启动完成，通知监听器执行其它操作--start platformType:JD instance outPut:JDShopping应用启动完成，通知监听器执行其它操作--end

参考：

• 韩顺平 Java设计模式
• 张维鹏 Java设计模式之创建型：工厂模式详解（简单工厂+工厂方法+抽象工厂）
• alpha_panda 设计模式之工厂模式（factory pattern）