Java设计模式之（二）——工厂模式

1、什么是工厂模式

Define an interface for creating an object,but let subclasses decide which class toinstantiate.Factory Method lets a class defer instantiation to subclasses.

定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。

说人话：提供创建对象的接口，将创建对象的过程屏蔽，从而达到灵活的目的。

2、工厂模式分类

一般情况下，工厂模式分为三类：

①、简单工厂模式（Simple Factory）

②、工厂方法模式（Factory Method）

③、抽象工厂模式（Abstract Factory）

这三种模式从上到下逐步抽象，并且更具一般性。

需要说明的是：GOF 在《设计模式》一书中将工厂模式分为两类：工厂方法模式（Factory Method）与抽象工厂模式（Abstract Factory），将简单工厂模式（Simple Factory）看为工厂方法模式的一种特例，两者归为一类。

下面我们分别介绍这三种工厂模式。

2.1 简单工厂（Simple Factory）

比如有这样一个需求：

根据导入的不同文件（docx,xlsx,pptx），选择不同的解析器进行解析。

简单工厂有三个核心对象：

1.工厂：简单工厂模式的核心，它负责实现创建所有实例的内部逻辑。工厂类的创建产品类的方法可以被外界直接调用，创建所需的产品对象。

2.抽象产品 ：简单工厂模式所创建的所有对象的父类，它负责描述所有实例所共有的公共接口。

3.具体产品：是简单工厂模式的创建目标，所有创建的对象都是充当这个角色的某个具体类的实例。

①、抽象解析器

public interface IOfficeParser {
    void parse();
}

②、具体解析器（docx,xlsx,pptx）

public class WordParser implements IOfficeParser{
    private String filePath;
    public WordParser(String filePath){
        this.filePath = filePath;
    }
    @Override
    public void parse() {
        System.out.println("解析 docx 文件");
    }
}

public class ExcelParser implements IOfficeParser{
    private String filePath;
    public ExcelParser(String filePath){
        this.filePath = filePath;
    }
    @Override
    public void parse() {
        System.out.println("解析 xlsx 文件");
    }
}

public class PptParser implements IOfficeParser {
    private String filePath;
    public PptParser(String filePath){
        this.filePath = filePath;
    }
    @Override
    public void parse() {
        System.out.println("解析 pptx 文件");
    }
}

③、构造解析器的工厂

public class OfficeParserFactory {
    public static IOfficeParser getParser(String filePath) throws Exception {
        String fileExtension = getFileExtension(filePath);
        IOfficeParser parser = null;
        if("docx".equalsIgnoreCase(fileExtension)){
            parser = new WordParser(filePath);
        }else if("xlsx".equalsIgnoreCase(fileExtension)){
            parser = new ExcelParser(filePath);
        }else if("pptx".equalsIgnoreCase(fileExtension)){
            parser = new PptParser(filePath);
        }else{
            throw new Exception("file is not supported:"+fileExtension);
        }
        return parser;
    }
    private static String getFileExtension(String filePath){
        // 解析文件名获取文件扩展名,比如 文档.docx，返回 docx
        String fileExtension = filePath.substring(filePath.lastIndexOf(".")+1);
        return fileExtension;
    }
}

④、测试类

public class SimpleFactoryTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String filePath = "文档.docx";
        IOfficeParser parser = OfficeParserFactory.getParser(filePath);
        parser.parse();
        String filePath1 = "表格.xlsx";
        IOfficeParser parser1 = OfficeParserFactory.getParser(filePath1);
        parser1.parse();
    }
}

⑤、总结

这便是简单工厂，客户端避免了直接创建解析器的责任，只需要调用工厂类去解析就行了。

可以从开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）来分析简单工厂模式：当增加一种文件解析，比如老版本的 doc 格式。这时候只需要新增一个 parser 类即可，客户端（理解为测试类，调用端）不用改变，然后在工厂类 OfficeParserFactory 新增一个 else-if 分支即可。

这时候可能有同学会问了，那修改了 OfficeParserFactory 类，不就违反开闭原则了吗？但其实只要不是频繁的添加新的 parser,偶尔修改一下 OfficeParserFactory 类，稍微不符合开闭原则，也是可以接受的。

看上去比较完美,细心的同学可能会问，所有的解析类对象创建都在 OfficeParserFactory 类中，假设某个解析类，比如 doc 创建parser 对象并不是简单的 new ，还包括一些其它的操作，这时候难道把这些代码也全部写到 OfficeParserFactory 中吗？有没有更优雅的写法呢？

有，就是下面要介绍的 工厂模式。

2.2 工厂方法（Factory Method）

为了解决上面的问题，我们可以为工厂类在创建一个工厂，也就是工厂的工厂，用来创建工厂类对象。

①、给每一个具体解析器创建工厂

public class ExcelParserFactory implements IOfficeParserFactory {
    @Override
    public IOfficeParser createParser() {
        // TODO 进行创建对象的一些操作
        return new ExcelParser();
    }
}

②、创建解析器的工厂

public class OfficeParserFactory {
    public static IOfficeParser getParser(String filePath) throws Exception {
        String fileExtension = getFileExtension(filePath);
        IOfficeParserFactory parserFactory = OfficeParserFactoryMap.getOfficeParseFactory(fileExtension);
        if(parserFactory == null){
            throw new Exception("file is not supported:"+fileExtension);
        }
        IOfficeParser parser = parserFactory.createParser();
        return parser;
    }
    private static String getFileExtension(String filePath){
        // 解析文件名获取文件扩展名,比如 文档.docx，返回 docx
        String fileExtension = filePath.substring(filePath.lastIndexOf(".")+1);
        return fileExtension;
    }
}

③、创建解析器工厂的工厂类

public class OfficeParserFactoryMap {
    private static final Map<String, IOfficeParserFactory> parserFactoryCached = new HashMap<>();
    static {
        parserFactoryCached.put("docx",new WordParserFactory());
        parserFactoryCached.put("xlxs",new ExcelParserFactory());
        parserFactoryCached.put("pptx",new PptParserFactory());
    }
    public static IOfficeParserFactory getOfficeParseFactory(String type){
        if(type == null || type.isEmpty()){
            return null;
        }
        return parserFactoryCached.get(type.toLowerCase());
    }
}

④、测试类

public class FactoryTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String filePath = "文档.docx";
        IOfficeParser parser = OfficeParserFactory.getParser(filePath);
        parser.parse();
    }
}

⑤、总结

在工厂模式中，如果我们要增加新的文件解析，比如 mdb 格式(office access套件)，就只需要创建新的 parser 类和 parserFactory 类，并且在 OfficeParserFactoryMap 类中将新的 parserFactory 类添加到 map 中即可。代码的改动非常少，基本上是符合开闭原则的。

但是，我们看到工厂模式新增了很多 factory 类，会增加代码的复制性，如果每个 factory 类只是做简单的 new 操作，则没必要使用该模式，直接用简单工厂模式即可。

2.3 抽象工厂（Abstract Factory）

这种模式比较特殊，使用场景不多，大家简单了解一下就行。

我们知道 doc 和 docx 都是 office word 文档后缀，类似 xls 和 xlsx 都是 office Excel 表格后缀，还有 ppt 和 pptx。doc/xlx/ppt 都是旧版本 office 文件后缀，都是二进制组成，解析的时候有共同之处，而 docx/xlsx/pptx 是office新版本文件后缀，是通过 ooxml 结构组成。相当于一组是老的office，一组是新的office。

如果我们还是用工厂模式来实现的话，那每一种都要编写一个工厂类，过多的类会难以维护，那怎么解决呢？

抽象工厂模式就是针对这种特殊的场景诞生，我们可以让一个工厂复制创建多个不同类型的对象，而不是只创建一个 parser 对象。

具体代码实现如下：

public interface IOfficeParserFactory {
    IOfficeParser createParser();
    IOldOfficeParser createOldParser();
}

public class ExcelParserFactory implements IOfficeParserFactory {
    @Override
    public IOfficeParser createParser() {
        return new ExcelParser();
    }
    @Override
    public IOldOfficeParser createOldParser() {
        return new DocParser();
    }
}

3、简单工厂和工厂方法区别

简单工厂：将创建不同对象的逻辑放在一个工厂类中。

工厂方法：将创建不同对象的逻辑放在不同工厂类中，先用一个工厂类的工厂类得到某个工厂，在某这个工厂来创建对象。

这样讲区别就很明显了，如果创建对象的逻辑比较复杂，要做各种初始化操作，这时候使用工厂方法，能够将复杂的创建逻辑拆分到多个工厂类中；而创建对象的逻辑很简单，就没必要额外创建多个工厂类，直接使用简单工厂即可。

4、工厂模式的作用

封装变化：创建逻辑有可能变化，封装成工厂类之后，创建逻辑的变更对调用者透明。

代码复用：创建代码抽离到独立的工厂类之后可以复用。

隔离复杂性：封装复杂的创建逻辑，调用者无需了解如何创建对象。

控制复杂度：将创建代码抽离出来，让原本的函数或类职责更单一，代码更简洁。

看完知道为啥没事别用工厂模式了吧，因为太好用了，你会爱上它的。