一、背景

本篇内容是 Java 设计模式创建型模式的第二篇。上一篇主题为 《Java 设计模式之单例模式（一）》

二、简单介绍

在介绍工厂模式之前，我们需要了解设计模式中应该遵循的原则。

五大原则：

  1. 单一职责原则（SRP）：就一个类而言，应该仅有一个引起它变化的原因。即一个类中应该只有一类逻辑。

  2. 开放-封闭原则（OCP）：软件实体（类、模块、函数等等）应该可以扩展，但是不可修改。即开放扩展，封闭修改。

  3. 依赖倒转原则（DIP）：高层模块不应该依赖底层模块。两个都应该依赖抽象；抽象不应该依赖细节。细节应该依赖抽象。即面向接口编程，而不是面向实现编程。

  4. 里氏代换原则（LSP）：子类型必须能够替换掉他们的父类型。

  5. 合成/聚合复用原则（CARP）：尽量使用合成/聚合，尽量不要使用类继承。

迪米特法则：如果两个类不必彼此直接通信，那么这两个类就不应当发生直接的相互作用。如果其中一个类需要调用另一个类的某一方法的话，可以通过第三者转发这个调用

三、实现方式

工厂模式有 3 种：简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。

本篇文章只讲解简单工厂模式、工厂方法模式。因为简单工厂模式和工厂方法模式是针对单独一类产品的创建方式，而抽象工厂模式是针对产品族考虑。

我们以创建轿车为例，未使用工厂模式：

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public abstract class Car {

    public abstract void run();
}

public class Benz extends Car {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("开奔驰");
    }

}

public class Bmw extends Car{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("开宝马");
    }

}

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Car car1 = new Benz();
        car1.run();
        
        Car car2 = new Bmw();
        car2.run();
    }
}

在 Client 类中既有创建对象逻辑又有调用方法逻辑，且与多个类发生耦合。违背了单一职责原则和迪米特法则。

UML 类图表示如下：

3.1 简单工厂模式

简单工厂模式属于类的创建型模式，又叫做静态工厂方法模式。通过专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。

工厂类：

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public class CarFactory {

    public static Car createCar(String type) {
        Car car = null;
        switch (type) {
            case "benz":
                car = new Benz();
                break;
            case "bmw":
                car = new Bmw();
                break;
        }

        return car;
    }
}

客户端调用：

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public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        
        Car car1 = CarFactory.createCar("benz");
        car1.run();
        
        Car car2 = CarFactory.createCar("bmw");
        car2.run();
        
    }
}

总结：Client 类与 Car 的子类解耦，它不需要知道 Car 实例具体创建细节，只需要通知工厂类需要怎样的实例。这样，减少了与外部类（Car 的子类）的通信，遵循了迪米特法则。

UML 类图表示如下：

3.2 工厂方法模式

简单工厂模式设计和使用非常简单。当我们需要新品牌的车子（如：奥迪）时，只需要在 CarFactory 的静态方法中添加一个判断即可。但是，这种写法违背了开放封闭原则，我们在编码时尽量不要修改业务代码。

为了解决这一问题，我们可以使用工厂方法模式。

工厂方法模式同样属于类的创建型模式又被称为多态工厂模式。工厂方法模式的意义是定义一个创建产品对象的工厂接口，将实际创建工作推迟到子类当中。

创建父类工厂：

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public interface CarFactory {

    Car createCar();
}

工厂实现类：

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public class BenzFactory implements CarFactory {

    @Override
    public Car createCar() {
        return new Benz();
    }

}

public class BmwFactory implements CarFactory {

    @Override
    public Car createCar() {
        return new Bmw();
    }

}

客户端调用：

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public class Client {

    public static void main(String[] args) {
    
        CarFactory cf1 = new BenzFactory();
        Car car1 = cf1.createCar();
        car1.run();
        
        CarFactory cf2 = new BmwFactory();
        Car car2 = cf2.createCar();
        car2.run();
    }
}

当我们需要添加奥迪车时，创建 Audi 实体类继承 Car 和 AudiFactory 工厂类去实现 CarFactory 接口方法即可。

总结：不用修改业务代码，只需创建新的类即可实现功能扩展，遵循了开放封闭原则。但是，Client 类中出现创建对象逻辑，违背责任单一原则。每新增一类产品就需要创建 N 个类文件，增加项目结构的复杂度。

UML 类图表示如下：