Java设计模式——工厂模式讲解以及在JDK中源码分析

需求：便于手机种类的扩展

• 手机的种类很多(比如HuaWeiPhone、XiaoMiPhone等)
• 手机的制作有prepare，production, assemble, box
• 完成手机店订购功能。

1、传统模式

• 手机抽象类

public abstract class Phone {

    private String name;

    /**
     * 准备的抽象类
     */
    public abstract void prepare();

    /**
     * 手机生产
     */
    public void production(){
        System.out.println(name + "手机production");
    }

    /**
     * 手机组装
     */
    public void assemble(){
        System.out.println(name + "手机assemble");
    }

    /**
     * 手机打包
     */
    public void box(){
        System.out.println(name + "手机box");
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

• 实体类

public class HuaWeiPhone extends Phone{
    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("准备华为手机原材料！");
    }
}

public class XiaoMiPhone extends Phone{

    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("准备小米手机原材料！");
    }
}

• 基于方法实现

public class OrderPhone {

    public OrderPhone() {
        Phone phone;
        String orderType;
        while (true){
            orderType = inputType();
            if (orderType.equals("huawei")){
                phone = new HuaWeiPhone();
                phone.setName("华为");
            }else if(orderType.equals("xiaomi")){
                phone = new XiaoMiPhone();
                phone.setName("小米");
            }else {
                break;
            }
            phone.prepare();
            phone.production();
            phone.assemble();
            phone.box();
        }
    }

    /**
     * 键盘输入类型
     * @return
     */
    public String inputType(){
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入手机类型：");
        String next = scanner.next();
        return next;
    }
}

• 调用

public class PhoneStore {

    public static void main(String[] args) {
        new OrderPhone();
    }
}

传统方法的优缺点：

优点：比较好理解，简单易操作。

缺点：违反了设计模式的ocp 原则，即对扩展开放，对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码.

比如我们这时要新增加一个Phone的种类(oppo Phone)，就需要增加OPPOPhone类，同时也要修改OrderPhone类

改进的思路：

修改代码可以接受，但是如果我们在其它的地方也有创建Phone的代码，就意味着，也需要修改，而创建Phone的代码，往往有多处。

思路：把创建Phone对象封装到一个类中，这样我们有新的Phone种类时，只需要修改该类就可，其它有创建到Phone对象的代码就不需要修改了=> 简单工厂模式

2、简单工厂模式

1、介绍

简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式。

简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为(代码)

在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会使用到工厂模式.

2、代码实现

1. 新建​​SimpleFactory​​类

public class SimpleFactory {

    public Phone createPhone(String orderType) {
        Phone phone = null;
        if (orderType.equals("huawei")){
            phone = new HuaWeiPhone();
            phone.setName("华为");
        }else if(orderType.equals("xiaomi")){
            phone = new XiaoMiPhone();
            phone.setName("小米");
        }
        return phone;
    }
}

1. 修改订购手机类​​OrderPhone​​

public class OrderPhone {
    /**
     * 键盘输入类型
     * @return
     */
    public String inputType(){
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入手机类型：");
        String next = scanner.next();
        return next;
    }

    SimpleFactory simpleFactory;
    Phone phone = null;


    public OrderPhone(SimpleFactory simpleFactory){
        setSimpleFactory(simpleFactory);
    }

    public void setSimpleFactory(SimpleFactory simpleFactory){
        String orderType;
        //设置简单工厂对象
       this.simpleFactory = simpleFactory;
       do {
           orderType = inputType();
           phone = this.simpleFactory.createPhone(orderType);
           if (phone != null) {
               phone.prepare();
               phone.production();
               phone.assemble();
               phone.box();
           }else {
               System.out.println("订购失败");
               break;
           }
       }while (true);
    }
}

1. 修改调用类

public class PhoneStore {

    public static void main(String[] args) {
//        new OrderPhone();
        new OrderPhone(new SimpleFactory());
    }
}

3、工厂方法模式

新的需求：

订购不同种类的、不同厂家的手机

思路

1. 使用简单工厂模式，创建不同的远程工厂，这样也是可以的，之前简单工厂模式就实现了，但考虑到项目的规模，以及软件的维护性，可扩展性并不是特别好
2. 使用工厂方法模式

1、工厂方法模式介绍

定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。

思路：

将创建的过程写成抽象类和抽象方法

步骤

1. 将订购手机的类变成抽象类，抽象方法为创建手机

public abstract class OrderPhone {

    /**
     * 键盘输入类型
     * @return
     */
    public String inputType(){
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入手机类型：");
        String next = scanner.next();
        return next;
    }

    abstract Phone createPhone(String orderType);
    
    public OrderPhone(){
        Phone phone;
        String orderType;
        do {
            orderType = inputType();
            //抽象方法，由工厂子类完成
            phone = createPhone(orderType);
            phone.prepare();
            phone.production();
            phone.assemble();
            phone.box();
        }while (true);
    }

    public static void main(String[] args) {
        new DomesticPhone();
    }

}

1. 分类手机，继承抽象类

public class DomesticPhone extends OrderPhone{
    @Override
    Phone createPhone(String orderType) {
        Phone phone = null;
        if (orderType.equals("huawei")){
            phone = new HuaWeiPhone();
            phone.setName("华为");
        }else if (orderType.equals("xiaomi")){
            phone = new XiaoMiPhone();
            phone.setName("小米");
        }
        return phone;
    }
}

public class IPhone extends OrderPhone{
    @Override
    Phone createPhone(String orderType) {
        Phone phone = null;
        if (orderType.equals("pingguo")){
            phone = new PingGuoPhone();
            phone.setName("苹果");
        }else if (orderType.equals("sanxing")){
            phone = new SanXingPhone();
            phone.setName("三星");
        }
        return phone;
    }
}

4、抽象工厂模式

定义了一个interface 用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类

抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。

从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进(或者称为进一步的抽象)。

将工厂抽象成两层，AbsFactory(抽象工厂) 和具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇，更利于代码的维护和扩展。

1. 定义接口，让子类工厂进行实现

public interface AbstractFactory {

    /**
     * 建Phone，让工厂子类实现
     * @param orderType 类型
     * @return  phone
     */
    public Phone createPhone(String orderType);
}

1. 子类工厂实现接口

public class DomesticPhoneFactory implements AbstractFactory {

    @Override
    public Phone createPhone(String orderType) {
        Phone phone = null;
        System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
        if (orderType.equals("huawei")){
            phone = new HuaWeiPhone();
            phone.setName("华为");
        }else if (orderType.equals("xiaomi")){
            phone = new XiaoMiPhone();
            phone.setName("小米");
        }
        return phone;
    }
}

public class ForeignPhoneFactory implements AbstractFactory {

    @Override
    public Phone createPhone(String orderType) {
        Phone phone = null;
        if (orderType.equals("pingguo")){
            phone = new PingGuoPhone();
            phone.setName("苹果");
        }else if (orderType.equals("sanxing")){
            phone = new SanXingPhone();
            phone.setName("三星");
        }
        return phone;
    }
}

1. 具体调用实现

public class OrderPhone {

    AbstractFactory factory;

    /**
     * 键盘输入类型
     * @return
     */
    public String inputType(){
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入手机类型：");
        String next = scanner.next();
        return next;
    }

    public OrderPhone(AbstractFactory factory){
        setFactory(factory);
    }


    private void setFactory(AbstractFactory factory){
        Phone phone;
        String orderType;
        this.factory = factory;
        do {
            orderType = inputType();
            //抽象工厂方法
            phone = factory.createPhone(orderType);
            if (phone != null) {
                phone.prepare();
                phone.production();
                phone.assemble();
                phone.box();
            }else {
                System.out.println("订购失败！");
                break;
            }
        }while (true);
    }

    public static void main(String[] args) {
        new OrderPhone(new DomesticPhoneFactory());
    }
}

5、工厂模式在JDK-Calendar 应用的源码分析

public class FactoryTest {

    public static void main(String[] args) {

        Calendar cal = Calendar.getInstance();
        // 注意月份下标从0 开始，所以取月份要+1
        System.out.println("年:" + cal.get(Calendar.YEAR));
        System.out.println("月:" + (cal.get(Calendar.MONTH) + 1));
        System.out.println("日:" + cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
        System.out.println("时:" + cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY));
        System.out.println("分:" + cal.get(Calendar.MINUTE));
        System.out.println("秒:" + cal.get(Calendar.SECOND));
    }
}

public static Calendar getInstance()
{
    return createCalendar(TimeZone.getDefault(), Locale.getDefault(Locale.Category.FORMAT));
}


  private static Calendar createCalendar(TimeZone zone,
                                           Locale aLocale)
    {
        CalendarProvider provider =
            LocaleProviderAdapter.getAdapter(CalendarProvider.class, aLocale)
                                 .getCalendarProvider();
        if (provider != null) {
            try {
                return provider.getInstance(zone, aLocale);
            } catch (IllegalArgumentException iae) {
                // fall back to the default instantiation
            }
        }

        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;
    }

6、工厂模式小结

意义：将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性。

三种工厂模式：

• 简单工厂模式
• 工厂方法模式
• 抽象工厂模式

涉及到设计模式的依赖抽象原则

创建对象实例时，不要直接new 类, 而是把这个new 类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的引用。

不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现interface(接口)，不要覆盖基类中已经实现的方法。