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java工厂模式实例（设计模式）「建议收藏」

全栈程序员站长

发布于 2022-09-09 04:37:59

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代码可运行

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代码可运行

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

java工厂模式

开篇声明，此理解为作者自身理解，不一定正确，如有错误请大佬们指正。

工厂模式，在作者看来，从现实生活来说，就是一个工厂，里面有N个车间，

每个车间会生产不同的产品，而租户只需要告诉这个工厂的老板我需要一个

什么产品，老板会去找到对应的车间返回给租户使用。

画个图理解：

如果使用java语言来描述则是，对具有相同动作，不同动作执行过程的一

类方法抽象出一个接口类，然后不同的实现类对接口类中的接口进行不同的

实现，并且编写一个工厂类，根据传入获取不同的实现类实例返回给调用者，调用者使用得到的实例

执行具体的方法。画个图（简单的加减乘除做示例，没怎么画过UML图，如果有错误，请见谅）：

TestServiceImpl为业务逻辑实现类，MathFactory为工厂类，MathOperation为算法抽象接口类，

xxxOpreation为算法具体实现类，Class为java原生类，主要是要使用反射机制，会用到

工厂模式其实又分为三种

1.简单工厂模式：

不提供工厂接口只有工厂，提供实例的接口与实现

简单工厂模式(非静态)

就是提供一个接口interface，然后不同的实现类实现interface，再提供一个

工厂类，在工厂类中通过if条件判断，new出具体的实现类给调用者使用。

算法抽象接口

public interface MathOperation {
    double apply(int a, int b);
}

算法抽象接口实现（顺序-加减乘除）：

import com.liu.test.factory.simplefactory.MathOperation;

public class AddOperation implements MathOperation {
    @Override
    public double apply(int a, int b) {
        return (double) a + b;
    }
}

import com.liu.test.factory.simplefactory.MathOperation;

public class SubOperation implements MathOperation {
    @Override
    public double apply(int a, int b) {
        return (double) a - b;
    }
}

import com.liu.test.factory.simplefactory.MathOperation;

public class MultiplyOperation implements MathOperation {
    @Override
    public double apply(int a, int b) {
        return (double) a * b;
    }
}

import com.liu.test.factory.simplefactory.MathOperation;

public class DivideOperation implements MathOperation {
    @Override
    public double apply(int a, int b) {
        return (double) a / b;
    }
}

工厂类：

import com.liu.test.factory.simplefactory.operation.AddOperation;
import com.liu.test.factory.simplefactory.operation.DivideOperation;
import com.liu.test.factory.simplefactory.operation.MultiplyOperation;
import com.liu.test.factory.simplefactory.operation.SubOperation;

public class MatchFactory {

    /**
      * 获得具体的操作类型
      * @author kevin
      * @param operator :
      * @return java.util.Optional<com.liu.test.math.MathOperation>
      * @date 2021/1/25 11:36
      */
    public static Optional<MathOperation> getOperation(String operator) {
        MathOperation result = null;
        if("add".equals(operator)){
            result = new AddOperation();
        }else if("sub".equals(operator)){
            result = new SubOperation();
        }else if("multiply".equals(operator)){
            result = new MultiplyOperation();
        }else if("divide".equals(operator)){
            result = new DivideOperation();
        }
        return Optional.ofNullable(result);
    }
}

使用类

        MathOperation operation = MathFactory.getOperation(operator).orElseThrow(() ->
                new IllegalArgumentException("未知的操作"));
        result = operation.apply(first, second);
        return result;

简单工厂模式（静态）：

就是在第一步的基础之上，将new的动作提出来，放到static块中执行，然后

将产生的实现类实例存放到静态的map中，用户调用的时候，直接从map中get对应的实例。

此模式不符合java的闭环原则（对扩展开放，对修改关闭）

静态只需调整工厂类即可，其他不变

import com.liu.test.factory.simplefactory.operation.AddOperation;
import com.liu.test.factory.simplefactory.operation.DivideOperation;
import com.liu.test.factory.simplefactory.operation.MultiplyOperation;
import com.liu.test.factory.simplefactory.operation.SubOperation;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.util.Optional;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MatchFactory {
    static Map<String, MathOperation> operationMap = new HashMap<>();
    static {
        operationMap.put("add", new AddOperation());
        operationMap.put("sub", new SubOperation());
        operationMap.put("multiply", new MultiplyOperation());
        operationMap.put("divide", new DivideOperation());
    }

    public static Optional<Operation> getOperation(String operator) {
        return Optional.ofNullable(operationMap.get(operator));
    }
}

简单工厂模式（反射）：

就是在第一步的基础之上，将new的动作去掉，换成反射的方式实现，将接口实现类统一放

在一个包中，然后统一命名规范，最后根据传入反射产生实例对象；用户调用的时候，直接传入

调用类型即可（统一实现类命名规范xxxOperation）；只需调整工厂类即可，其他不变：

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.util.Optional;

/**
  *
  * <p>Title:工厂类</p >
  * <p>ClassName：MatchFactory</p >
  * @author kevin
  * @date 2021/1/26
  */
public class MathFactory {

    private MathFactory() {
        //do nothing
    }

    /**
      * 获得具体的操作类型
      * @author kevin
      * @param operator :
      * @return java.util.Optional<com.liu.test.math.MathOperation>
      * @date 2021/1/26 11:36
      */
    public static Optional<MathOperation> getOperation(String operator) throws ClassNotFoundException,
            IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        //因为类名首字母大写，所以转换操作类型为类名格式
        String operate = operator.substring(0,1).toUpperCase() + operator.substring(1).toLowerCase();
        Class<?> operation = Class.forName("com.liu.test.math.operation." + operate+"Operation");
        return Optional.of((MathOperation)operation.getDeclaredConstructor().newInstance());
    }
}

2.工厂方法模式：

工厂提供接口与实现，实例提供接口与实现

为了解决第一种简单工厂模式的缺陷，产生了工厂方法模式，把工厂方法再次进行抽象，

为不同的实现类，提供不同的工厂，通过实现抽象工厂接口类的方法，实现不同工厂获取

业务实现类的不同实例，调用的时候，通过判断，使用不同的工厂（在简单工厂模式基础上）

抽象一个工厂接口：

import java.util.Optional;

public interface MathFactoryInterface {

    Optional<MathOperation> getOperation(String operator) ;
}

工厂接口实现（顺序-加减乘除）：

import com.liu.test.factory.simplefactory.MathOperation;
import com.liu.test.factory.factorymethod.MathFactoryInterface;
import com.liu.test.factory.simplefactory.operation.AddOperation;

import java.util.Optional;

public class AddFactory implements MathFactoryInterface {
    @Override
    public Optional<MathOperation> getOperation() {
        return Optional.of(new AddOperation());
    }
}

import com.liu.test.factory.simplefactory.MathOperation;
import com.liu.test.factory.factorymethod.MathFactoryInterface;
import com.liu.test.factory.simplefactory.operation.SubOperation;

import java.util.Optional;

public class SubFactory implements MathFactoryInterface {
    @Override
    public Optional<MathOperation> getOperation() {
        return Optional.of(new SubOperation());
    }
}

import com.liu.test.factory.factorymethod.MathFactoryInterface;
import com.liu.test.factory.factorymethod.operation.MultiplyOperation;
import com.liu.test.factory.simplefactory.MathOperation;

import java.util.Optional;

public class MultiplyFactory implements MathFactoryInterface {
    @Override
    public Optional<MathOperation> getOperation() {
        return Optional.of(new MultiplyOperation());
    }
}

import com.liu.test.factory.factorymethod.MathFactoryInterface;
import com.liu.test.factory.factorymethod.operation.DivideOperation;
import com.liu.test.factory.simplefactory.MathOperation;

import java.util.Optional;

public class DivideFactory implements MathFactoryInterface {
    @Override
    public Optional<MathOperation> getOperation() {
        return Optional.of(new DivideOperation());
    }
}

将原有的工厂类MathFactory删除，使用类中调整-增加方法：

    /**
      * 工厂方法模式
      * @author kevin
      * @param operator :
      * @return com.liu.test.math.factorymethod.MathFactoryInterface
      * @date 2021/1/26 18:41
      */
    private MathFactoryInterface getFactory(String operator){
        MathFactoryInterface result = null;
        if("add".equals(operator)){
            result = new AddFactory();
        }else if("sub".equals(operator)){
            result = new SubFactory();
        }else if("multiply".equals(operator)){
            result = new MultiplyFactory();
        }else if("divide".equals(operator)){
            result = new DivideFactory();
        }
        return Optional.ofNullable(result).orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("未知的操作"));
    }

使用类中调整-更改调用方式：

        double result;
        MathFactoryInterface factory = getFactory(operator);
        MathOperation operation = factory.getOperation().orElseThrow(() ->
                new IllegalArgumentException("未知的操作"));
        result = operation.apply(first, second);
        return String.valueOf(result);

3.抽象工厂模式：

提供工厂的接口与实现，提供实例的接口与实现，有不同类型的实例（每个类型下有多个实例）

就是将操作归类，然后分别提供接口，同类下的具体事物实现同一个接口。然后抽象一个工厂接口，

按照不同类别，提供不同的待实现工厂方法；再提供具体的工厂实现类，实现抽象的工厂接口，并在不

同的方法（同一类事物的获取方法）中根据入参返回同类事物中具体的事物，最后给到调用者执行。

比如，阿里与百度都有开发人员与产品人员：

首先定义开发人员接口、产品人员接口：

/**
  *
  * <p>Title:开发人员</p >
  * <p>ClassName：IDeveloper</p >
  * @author kevin
  * @date 2021/1/27
  */
public interface IDeveloper {
    String work();
    String skill();
}

/**
  *
  * <p>Title:产品人员</p >
  * <p>ClassName：IProductor</p >
  * @author kevin
  * @date 2021/1/27
  */
public interface IProductor {
    String work();
    String skill();
}

开发人员接口实现：

import com.liu.test.factory.abstractfactory.cases.IDeveloper;

public class AliDeveloper implements IDeveloper {
    @Override
    public String work() {

        return "我是阿里开发人员，我的工作是：为阿里服务！";
    }

    @Override
    public String skill() {

        return "我是阿里开发人员，我的技能是：java、python、vue、react、js、c、c++、c#......无所不能！";
    }
}

import com.liu.test.factory.abstractfactory.cases.IDeveloper;

public class BaiduDeveloper implements IDeveloper {
    @Override
    public String work() {

        return  "我是百度开发人员，我的工作是：为百度服务！";
    }

    @Override
    public String skill() {

        return  "我是百度开发人员，我的技能是：人工智能、java、python、vue、react、js、c、c++、c#......我也无所不能！";
    }
}

产品人员接口实现：

import com.liu.test.factory.abstractfactory.cases.IProductor;

public class AliProductor implements IProductor {
    @Override
    public String work() {

        return  "我是阿里产品，我的工作是：为阿里提供优秀的产品！";
    }

    @Override
    public String skill() {

        return "我是阿里产品，我的技能是：需求与利益的平衡能力，缜密的逻辑思维和较高的业务理解能力！";
    }
}

import com.liu.test.factory.abstractfactory.cases.IProductor;

public class BaiduProductor implements IProductor {
    @Override
    public String work() {

        return "我是百度产品，我的工作是：为百度提供优秀的产品！";
    }

    @Override
    public String skill() {

        return "我是百度产品，我的技能是：需求与利益的平衡能力，缜密的逻辑思维和较高的业务理解能力！";
    }
}

定义工厂接口：

import com.liu.test.factory.abstractfactory.cases.IDeveloper;
import com.liu.test.factory.abstractfactory.cases.IProductor;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

public interface IFactory {
    IProductor getProductor(String type) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException,
            InvocationTargetException, InstantiationException;

    IDeveloper getDeveloper(String type) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException,
            InvocationTargetException, InstantiationException;
}

阿里工厂接口实现（反射获得实例）：

import com.liu.test.factory.abstractfactory.IFactory;
import com.liu.test.factory.abstractfactory.cases.IDeveloper;
import com.liu.test.factory.abstractfactory.cases.IProductor;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.util.Optional;

public class AliFactory implements IFactory {

    @Override
    public IProductor getProductor(String type) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException,
            IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //因为类名首字母大写，所以转换操作类型为类名格式
        String operate = type.substring(0,1).toUpperCase() + type.substring(1).toLowerCase();
        Class<?> operation = Class.forName("com.liu.test.factory.abstractfactory.cases.impl." + operate + "Productor");
        return Optional.of((IProductor)operation.getDeclaredConstructor().newInstance()).orElseThrow(() ->
                new IllegalArgumentException("未知的公司"));
    }

    @Override
    public IDeveloper getDeveloper(String type) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException,
            IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //因为类名首字母大写，所以转换操作类型为类名格式
        String operate = type.substring(0,1).toUpperCase() + type.substring(1).toLowerCase();
        Class<?> operation = Class.forName("com.liu.test.factory.abstractfactory.cases.impl." + operate + "Developer");
        return Optional.of((IDeveloper)operation.getDeclaredConstructor().newInstance()).orElseThrow(() ->
                new IllegalArgumentException("未知的公司"));
    }
}

百度工厂接口实现（反射获得实例）：

import com.liu.test.factory.abstractfactory.IFactory;
import com.liu.test.factory.abstractfactory.cases.IDeveloper;
import com.liu.test.factory.abstractfactory.cases.IProductor;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.util.Optional;

public class BaiduFactory implements IFactory {

    @Override
    public IProductor getProductor(String type) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException,
            IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //因为类名首字母大写，所以转换操作类型为类名格式
        String operate = type.substring(0,1).toUpperCase() + type.substring(1).toLowerCase();
        Class<?> operation = Class.forName("com.liu.test.factory.abstractfactory.cases.impl." + operate + "Productor");
        return Optional.of((IProductor)operation.getDeclaredConstructor().newInstance()).orElseThrow(() ->
                new IllegalArgumentException("未知的公司"));
    }

    @Override
    public IDeveloper getDeveloper(String type) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException,
            IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //因为类名首字母大写，所以转换操作类型为类名格式
        String operate = type.substring(0,1).toUpperCase() + type.substring(1).toLowerCase();
        Class<?> operation = Class.forName("com.liu.test.factory.abstractfactory.cases.impl." + operate + "Developer");
        return Optional.of((IDeveloper)operation.getDeclaredConstructor().newInstance()).orElseThrow(() ->
                new IllegalArgumentException("未知的公司"));
    }
}

通过调用不同的抽象工厂的实现获得具体的实例，执行方法得到想要的结果。

        String result = "";
        //获得具体的工厂（反射）
        String operate = operator.substring(0,1).toUpperCase() + operator.substring(1).toLowerCase();
        Class<?> operation = Class.forName("com.liu.test.factory.abstractfactory.factory." + operate + "Factory");
        IFactory factory = (IFactory)operation.getDeclaredConstructor().newInstance();
        //通过工厂获得公司开发人员
        IDeveloper developer = factory.getDeveloper(operate);
        result += developer.work() +"\n";
        result += developer.skill() +"\n";
        //通过工厂获得公司产品人员
        IProductor productor = factory.getProductor(operate);
        result += productor.work() +"\n";
        result += productor.skill() +"\n";
        return result;