设计模式--工厂设计模式

2024-07-16 22:27:49

什么是工厂模式？

工厂模式是一种创建型设计模式，它定义了一个用于创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。这样，工厂方法模式让类的实例化延迟到子类。通过工厂方法模式，我们可以在不修改现有代码的情况下引入新的产品类，从而实现更好的扩展性和可维护性。

示例：创建不同类型的形状对象

让我们通过一个简单的示例来理解工厂模式。假设我们需要创建不同类型的形状对象，比如圆形（Circle）、矩形（Rectangle）和正方形（Square）。

第一步：定义形状接口

首先，我们定义一个形状接口（Shape），所有具体的形状类都实现这个接口。

public interface Shape {
    void draw();
}

第二步：创建具体的形状类

接下来，我们创建实现 Shape 接口的具体形状类，例如 Circle、Rectangle 和 Square。

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");
    }
}

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

第三步：创建抽象工厂类

我们创建一个抽象工厂类（ShapeFactory），定义一个工厂方法 createShape，由子类实现具体的创建逻辑。

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

第四步：创建具体工厂类

然后，我们为每种形状创建对应的工厂类，实现工厂方法 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();
    }
}

public class SquareFactory extends ShapeFactory {
    @Override
    public Shape createShape() {
        return new Square();
    }
}

第五步：使用工厂类创建形状对象

最后，我们在客户端代码中使用具体的工厂类来创建不同的形状对象。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ShapeFactory circleFactory = new CircleFactory();
        Shape shape1 = circleFactory.createShape();
        shape1.draw();

        ShapeFactory rectangleFactory = new RectangleFactory();
        Shape shape2 = rectangleFactory.createShape();
        shape2.draw();

        ShapeFactory squareFactory = new SquareFactory();
        Shape shape3 = squareFactory.createShape();
        shape3.draw();
    }
}

工厂模式的优点

解耦：工厂模式将对象的创建和使用解耦，客户端代码不需要知道具体类名，只需与工厂类和接口/抽象类交互。
扩展性：添加新类型的产品类时，只需增加相应的具体工厂类，无需修改现有代码，符合开闭原则（Open/Closed Principle）。
灵活性：通过工厂方法的重载或重写，可以灵活地控制对象创建的过程。

工厂模式的缺点

类的数量增加：每增加一种产品类，都需要增加相应的具体工厂类，导致类的数量增加。
复杂性：相对于简单工厂模式，工厂模式的结构更复杂，需要额外定义工厂类。

总结

工厂模式通过定义创建对象的接口，将对象的实例化延迟到子类，从而实现了解耦和扩展性。尽管其结构相对复杂，但在需要灵活创建对象且可能频繁变更的场景中，工厂模式是一种非常有用的设计模式。希望通过这个示例，你能更好地理解和应用工厂模式，让你的代码更加优雅和高效。

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