一、工廠設(shè)計(jì)模式介紹

在日常開(kāi)發(fā)中扛拨，凡是需要生成復(fù)雜對(duì)象的地方耘分，都可以嘗試考慮使用工廠模式來(lái)代替。

復(fù)雜對(duì)象指的是類的構(gòu)造函數(shù)參數(shù)過(guò)多等對(duì)類的構(gòu)造有影響的情況，因?yàn)轭惖臉?gòu)造過(guò)于復(fù)雜求泰，如果直接在其他業(yè)務(wù)類內(nèi)使用央渣，則兩者的耦合過(guò)重，后續(xù)業(yè)務(wù)更改渴频，就需要在任何引用該類的源代碼內(nèi)進(jìn)行更改芽丹，光是查找所有依賴就很消耗時(shí)間了，更別說(shuō)要一個(gè)一個(gè)修改了枉氮。

按實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景劃分，工廠模式有 3 種不同的實(shí)現(xiàn)方式暖庄，分別是簡(jiǎn)單工廠模式聊替、工廠方法模式和抽象工廠模式。

二培廓、簡(jiǎn)單工廠模式

1.什么是簡(jiǎn)單工廠模式

我們把被創(chuàng)建的對(duì)象稱為“產(chǎn)品”惹悄，把創(chuàng)建產(chǎn)品的對(duì)象稱為“工廠”。如果要?jiǎng)?chuàng)建的產(chǎn)品不多肩钠，只要一個(gè)工廠類就可以完成泣港，這種模式叫“簡(jiǎn)單工廠模式”。
在簡(jiǎn)單工廠模式中創(chuàng)建實(shí)例的方法通常為靜態(tài)（static）方法价匠，因此簡(jiǎn)單工廠模式（Simple Factory Pattern）又叫作靜態(tài)工廠方法模式（Static Factory Method Pattern）,本文給的案例沒(méi)有將方法改為靜態(tài)方法当纱，讀者可以自行嘗試。

2.簡(jiǎn)單工廠模式的結(jié)構(gòu)

簡(jiǎn)單工廠模式的主要角色如下：

• 簡(jiǎn)單工廠（SimpleFactory）：是簡(jiǎn)單工廠模式的核心踩窖，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建所有實(shí)例的內(nèi)部邏輯坡氯。工廠類的創(chuàng)建產(chǎn)品類的方法可以被外界直接調(diào)用，創(chuàng)建所需的產(chǎn)品對(duì)象洋腮。
• 抽象對(duì)象（Product）：是簡(jiǎn)單工廠創(chuàng)建的所有對(duì)象的父類箫柳，負(fù)責(zé)描述所有實(shí)例共有的公共接口。

• 具體對(duì)象（Television啥供、Fan悯恍、Computer）：是簡(jiǎn)單工廠模式的創(chuàng)建目標(biāo)煤杀。

  
  
  image.png

3.簡(jiǎn)單工廠模式的實(shí)現(xiàn)

public abstract class Product {

    private String name;

    /**
     * 實(shí)現(xiàn)功能
     */
    public abstract void doFunction();

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

public class Computer extends Product {
    @Override
    public void doFunction() {
        System.out.println("我可以用來(lái)打電腦游戲");
    }
}

public class Fan extends Product {
    @Override
    public void doFunction() {
        System.out.println("我可以用來(lái)吹風(fēng)");
    }
}

public class Television extends Product {
    @Override
    public void doFunction() {
        System.out.println("我可以用來(lái)看電視");
    }
}

public class SimpleFactory {

    private static final String COMPUTER = "computer";
    private static final String FAN = "fan";
    private static final String TELEVISION = "television";

    public Product createProduct(String type){
        Product product = null;
        if (FAN.equals(type)) {
            product = new Fan();
            product.setName(type);
        } else if (TELEVISION.equals(type)) {
            product = new Television();
            product.setName(type);
        } else if (COMPUTER.equals(type)) {
            product = new Computer();
            product.setName(type);
        }
        return product;
    }
}

4.簡(jiǎn)單工廠模式優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)景

• 優(yōu)點(diǎn)：
  1）工廠類包含必要的邏輯判斷疲酌，可以決定在什么時(shí)候創(chuàng)建哪一個(gè)產(chǎn)品的實(shí)例∧孛客戶端可以免除直接創(chuàng)建產(chǎn)品對(duì)象的職責(zé)贷屎，很方便的創(chuàng)建出相應(yīng)的產(chǎn)品窒百。工廠和產(chǎn)品的職責(zé)區(qū)分明確。
  2）客戶端無(wú)需知道所創(chuàng)建具體產(chǎn)品的類名豫尽，只需知道參數(shù)即可篙梢。
  3）也可以引入配置文件，在不修改客戶端代碼的情況下更換和添加新的具體產(chǎn)品類美旧。

• 缺點(diǎn)：
  1）簡(jiǎn)單工廠模式的工廠類單一渤滞，負(fù)責(zé)所有產(chǎn)品的創(chuàng)建贬墩，職責(zé)過(guò)重，一旦異常妄呕，整個(gè)系統(tǒng)將受影響陶舞。且工廠類代碼會(huì)非常臃腫，違背高聚合原則绪励。
  2）使用簡(jiǎn)單工廠模式會(huì)增加系統(tǒng)中類的個(gè)數(shù)（引入新的工廠類）肿孵，增加系統(tǒng)的復(fù)雜度和理解難度
  3）系統(tǒng)擴(kuò)展困難，一旦增加新產(chǎn)品不得不修改工廠邏輯疏魏，在產(chǎn)品類型較多時(shí)停做，可能造成邏輯過(guò)于復(fù)雜

• 應(yīng)用場(chǎng)景
  對(duì)于產(chǎn)品種類相對(duì)較少的情況，考慮使用簡(jiǎn)單工廠模式大莫。使用簡(jiǎn)單工廠模式的客戶端只需要傳入工廠類的參數(shù)蛉腌，不需要關(guān)心如何創(chuàng)建對(duì)象的邏輯，可以很方便地創(chuàng)建所需產(chǎn)品只厘。

三烙丛、工廠方法模式

1.什么是工廠方法模式

前面我們介紹了簡(jiǎn)單工廠模式，提到了簡(jiǎn)單工廠模式違背了開(kāi)閉原則羔味，而“工廠方法模式”是對(duì)簡(jiǎn)單工廠模式的進(jìn)一步抽象化河咽，其好處是可以使系統(tǒng)在不修改原來(lái)代碼的情況下引進(jìn)新的產(chǎn)品，即滿足開(kāi)閉原則赋元。
工廠方法模式（Factory Method Pattern）也被稱為多態(tài)工廠模式库北，其定義了一個(gè)創(chuàng)建某種產(chǎn)品的接口，但由子類決定要實(shí)例化的產(chǎn)品是哪一個(gè)们陆，從而把產(chǎn)品的實(shí)例化推遲到子類寒瓦。

2.工廠方法設(shè)計(jì)模式的結(jié)構(gòu)

工廠方法模式的主要角色如下：

• 抽象工廠（AbstractFactory）：提供了創(chuàng)建產(chǎn)品的接口，調(diào)用者通過(guò)它訪問(wèn)具體工廠的工廠方法 crateProduct() 來(lái)創(chuàng)建產(chǎn)品坪仇。
• 具體工廠（FanFactory杂腰、ComputerFactory、TelevisionFactory）：主要是實(shí)現(xiàn)抽象工廠中的抽象方法椅文，完成具體產(chǎn)品的創(chuàng)建喂很。
• 抽象產(chǎn)品（Product）：定義了產(chǎn)品的規(guī)范，描述了產(chǎn)品的主要特性和功能皆刺。

• 具體產(chǎn)品（Televison少辣、Fan、Computer）：實(shí)現(xiàn)了抽象產(chǎn)品角色所定義的接口羡蛾，由具體工廠來(lái)創(chuàng)建漓帅，它同具體工廠之間一一對(duì)應(yīng)。

  
  
  image.png

3.工廠方法模式的實(shí)現(xiàn)

public abstract class Product {

    private String name;

    /**
     * 實(shí)現(xiàn)功能
     */
    public abstract void doFunction();

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

public class Computer extends Product {
    @Override
    public void doFunction() {
        System.out.println("我可以用來(lái)打電腦游戲");
    }
}

public class Fan extends Product {
    @Override
    public void doFunction() {
        System.out.println("我可以用來(lái)吹風(fēng)");
    }
}

public class Television extends Product {
    @Override
    public void doFunction() {
        System.out.println("我可以用來(lái)看電視");
    }
}

public interface AbstractFactory {
    Product createProduct();
}

public class ComputerFactory implements AbstractFactory{
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new Computer();
    }
}

public class FanFactory implements AbstractFactory{
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new Fan();
    }
}

public class TelevisionFactory implements AbstractFactory{
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new Television();
    }
}

4.工廠方法模式優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)景

• 優(yōu)點(diǎn)：
  1）用戶只需要知道具體工廠的名稱就可得到所要的產(chǎn)品，無(wú)須知道產(chǎn)品的2具體創(chuàng)建過(guò)程忙干。
  2）靈活性增強(qiáng)器予，對(duì)于新產(chǎn)品的創(chuàng)建，只需多寫一個(gè)相應(yīng)的工廠類捐迫。
  3）典型的解耦框架乾翔。高層模塊只需要知道產(chǎn)品的抽象類，無(wú)須關(guān)心其他實(shí)現(xiàn)類施戴，滿足迪米特法則反浓、依賴倒置原則和里氏替換原則。

• 缺點(diǎn)：
  1）類的個(gè)數(shù)容易過(guò)多赞哗，增加復(fù)雜度
  2）增加了系統(tǒng)的抽象性和理解難度
  3）抽象產(chǎn)品只能生產(chǎn)一種產(chǎn)品雷则，此弊端可使用[抽象工廠模式解決。

• 應(yīng)用場(chǎng)景：
  1）客戶只知道創(chuàng)建產(chǎn)品的工廠名懈玻，而不知道具體的產(chǎn)品名巧婶。
  2）創(chuàng)建對(duì)象的任務(wù)由多個(gè)具體子工廠中的某一個(gè)完成乾颁，而抽象工廠只提供創(chuàng)建產(chǎn)品的接口涂乌。
  3）客戶不關(guān)心創(chuàng)建產(chǎn)品的細(xì)節(jié)，只關(guān)心產(chǎn)品的品牌

三英岭、抽象工廠模式

1.什么是抽象工廠模式

本節(jié)要介紹的抽象工廠模式將考慮多等級(jí)產(chǎn)品的生產(chǎn)湾盒，將同一個(gè)具體工廠所生產(chǎn)的位于不同等級(jí)的一組產(chǎn)品稱為一個(gè)產(chǎn)品族，圖1所示的是海爾工廠和 TCL 工廠所生產(chǎn)的電視機(jī)與空調(diào)對(duì)應(yīng)的關(guān)系圖诅妹。

圖1.png

抽象工廠模式是工廠方法模式的升級(jí)版本罚勾，工廠方法模式只生產(chǎn)一個(gè)等級(jí)的產(chǎn)品，而抽象工廠模式可生產(chǎn)多個(gè)等級(jí)的產(chǎn)品吭狡。
抽象工廠（AbstractFactory）模式的定義：是一種為訪問(wèn)類提供一個(gè)創(chuàng)建一組相關(guān)或相互依賴對(duì)象的接口尖殃，且訪問(wèn)類無(wú)須指定所要產(chǎn)品的具體類就能得到同族的不同等級(jí)的產(chǎn)品的模式結(jié)構(gòu)。

2.抽象工廠模式的結(jié)構(gòu)

工廠方法模式的主要角色如下：

• 抽象工廠（AbstractFactory）：提供了創(chuàng)建產(chǎn)品的接口划煮，調(diào)用者通過(guò)它訪問(wèn)具體工廠的工廠方法來(lái)創(chuàng)建產(chǎn)品送丰。
• 具體工廠（TclFactory、GreeFactory）：主要是實(shí)現(xiàn)抽象工廠中的創(chuàng)造產(chǎn)品的多個(gè)抽象方法弛秋，完成某個(gè)品牌的具體產(chǎn)品的創(chuàng)建器躏。
• 抽象產(chǎn)品：定義了產(chǎn)品的規(guī)范，描述了產(chǎn)品的主要特性和功能蟹略。

• 具體產(chǎn)品：實(shí)現(xiàn)了抽象產(chǎn)品角色所定義的內(nèi)容登失。

  
  
  image.png

3.抽象工廠模式的實(shí)現(xiàn)

public interface IFan {
    void blow();
}

public interface ITelevision {
    void watch();
}

public class GreeFan implements IFan {
    @Override
    public void blow() {
        System.out.println("吹格力電風(fēng)扇");
    }
}

public class TclFan implements IFan{
    @Override
    public void blow() {
        System.out.println("吹Tcl電風(fēng)扇");
    }
}

public class GreeTelevision implements ITelevision{
    @Override
    public void watch() {
        System.out.println("看格力電視機(jī)");
    }
}

public class TclTelevision implements ITelevision {
    @Override
    public void watch() {
        System.out.println("看TCL電視機(jī)");
    }
}

public abstract class AbstractFactory {
    public void init() {
        System.out.println("都要執(zhí)行的通用的工廠方法");
    }

    protected abstract IFan createFan();

    protected abstract ITelevision createTelevision();

}

public class GreeFactory extends AbstractFactory{
    @Override
    protected IFan createFan() {
        super.init();
        return new GreeFan();
    }

    @Override
    protected ITelevision createTelevision() {
        super.init();
        return new GreeTelevision();
    }
}

public class TclFactory extends AbstractFactory{
    @Override
    protected IFan createFan() {
        super.init();
        return new TclFan();
    }

    @Override
    protected ITelevision createTelevision() {
        super.init();
        return new TclTelevision();
    }
}

4.抽象工廠模式優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)景

• 優(yōu)點(diǎn)
  1）抽象工廠模式除了具有工廠方法模式的優(yōu)點(diǎn)外，還可以在類的內(nèi)部對(duì)產(chǎn)品族中相關(guān)聯(lián)的多等級(jí)產(chǎn)品共同管理挖炬，而不必專門引入多個(gè)新的類來(lái)進(jìn)行管理揽浙。
  2）當(dāng)需要產(chǎn)品族時(shí)，抽象工廠可以保證客戶端始終只使用同一個(gè)產(chǎn)品的產(chǎn)品組。
  3）抽象工廠增強(qiáng)了程序的可擴(kuò)展性捏萍，當(dāng)增加一個(gè)新的產(chǎn)品族時(shí)太抓，不需要修改原代碼，滿足開(kāi)閉原則令杈。

• 缺點(diǎn)
  1）當(dāng)產(chǎn)品族中需要增加一個(gè)新的產(chǎn)品時(shí)走敌，所有的工廠類都需要進(jìn)行修改。增加了系統(tǒng)的抽象性和理解難度逗噩。

• 應(yīng)用場(chǎng)景
  跟工廠方法模式應(yīng)用場(chǎng)景類似掉丽，只是更加細(xì)化了。

五异雁、工廠設(shè)計(jì)模式在實(shí)際中的應(yīng)用

1.工廠設(shè)計(jì)模式在mybatis源碼中的應(yīng)用

源碼詳見(jiàn)：cn.bugstack.mybatis.session.SqlSessionFactory

public interface SqlSessionFactory {

   SqlSession openSession();

}

源碼詳見(jiàn)：cn.bugstack.mybatis.session.defaults.DefaultSqlSessionFactory

public class DefaultSqlSessionFactory implements SqlSessionFactory {

    private final Configuration configuration;

    public DefaultSqlSessionFactory(Configuration configuration) {
        this.configuration = configuration;
    }

    @Override
    public SqlSession openSession() {
        Transaction tx = null;
        try {
            final Environment environment = configuration.getEnvironment();
            TransactionFactory transactionFactory = environment.getTransactionFactory();
            tx = transactionFactory.newTransaction(configuration.getEnvironment().getDataSource(), TransactionIsolationLevel.READ_COMMITTED, false);
            // 創(chuàng)建執(zhí)行器
            final Executor executor = configuration.newExecutor(tx);
            // 創(chuàng)建DefaultSqlSession
            return new DefaultSqlSession(configuration, executor);
        } catch (Exception e) {
            try {
                assert tx != null;
                tx.close();
            } catch (SQLException ignore) {
            }
            throw new RuntimeException("Error opening session.  Cause: " + e);
        }
    }

}

微信圖片_20220719230621.jpg

• 工廠模式：簡(jiǎn)單工廠捶障，是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，其在父類中提供一個(gè)創(chuàng)建對(duì)象的方法纲刀，允許子類決定實(shí)例對(duì)象的類型项炼。
• 場(chǎng)景介紹：SqlSessionFactory 是獲取會(huì)話的工廠，每次我們使用 Mybatis 操作數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候示绊，都會(huì)開(kāi)啟一個(gè)新的會(huì)話锭部。在會(huì)話工廠的實(shí)現(xiàn)中負(fù)責(zé)獲取數(shù)據(jù)源環(huán)境配置信息、構(gòu)建事務(wù)工廠面褐、創(chuàng)建操作SQL的執(zhí)行器拌禾，并最終返回會(huì)話實(shí)現(xiàn)類。
• 同類設(shè)計(jì)：SqlSessionFactory展哭、ObjectFactory湃窍、MapperProxyFactory、DataSourceFactory

2.工廠設(shè)計(jì)模式在slf4j源碼中的應(yīng)用

我們來(lái)看一下slf4j中是如何應(yīng)用工廠方法模式的：
首先slf4j定義一個(gè)抽象工廠ILoggerFactory

public interface ILoggerFactory {
    Logger getLogger(String var1);
}

接著定義了一個(gè)抽象產(chǎn)品Logger：

public interface Logger {
    ... ...
}

public class SubstituteLogger implements Logger {

    private final String name;
    private volatile Logger _delegate;
    private Boolean delegateEventAware;
    private Method logMethodCache;
    private EventRecodingLogger eventRecodingLogger;
    private Queue<SubstituteLoggingEvent> eventQueue;

    private final boolean createdPostInitialization;
    
    public SubstituteLogger(String name, Queue<SubstituteLoggingEvent> eventQueue, boolean createdPostInitialization) {
        this.name = name;
        this.eventQueue = eventQueue;
        this.createdPostInitialization = createdPostInitialization;
    }
）

具體工廠有很多匪傍，都實(shí)現(xiàn)了抽象工廠您市，這里展示其中一個(gè)SubstituteLoggerFactory

public class SubstituteLoggerFactory implements ILoggerFactory {

    boolean postInitialization = false;
    
    final Map<String, SubstituteLogger> loggers = new HashMap<String, SubstituteLogger>();

    final LinkedBlockingQueue<SubstituteLoggingEvent> eventQueue = new LinkedBlockingQueue<SubstituteLoggingEvent>();

    synchronized public  Logger getLogger(String name) {
        SubstituteLogger logger = loggers.get(name);
        if (logger == null) {
            logger = new SubstituteLogger(name, eventQueue, postInitialization);
            loggers.put(name, logger);
        }
        return logger;
    }
}

具體工廠用于生產(chǎn)具體的產(chǎn)品，SubstituteLogger就是一種具體的產(chǎn)品役衡，從上邊的代碼中就可以看到茵休，SubstituteLoggerFactory工廠在生產(chǎn)SubstituteLogger具體產(chǎn)品時(shí)，做了一定的處理映挂。而真正使用時(shí)泽篮，只需要通過(guò)getLogger方法就可以得到具體產(chǎn)品，當(dāng)然除了工廠設(shè)計(jì)模式這里還用到了單例設(shè)計(jì)模式柑船，這就是設(shè)計(jì)模式的魅力帽撑。