設計模式之_簡單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式 、策略模式、策略與工廠的區別(轉)

一.前言　　

話說十年前，有一個爆發戶，他家有三輛汽車（Benz（奔馳）、Bmw（寶馬）、Audi（奧迪）），還雇了司機為他開車。不過，爆發戶坐車時總是這樣：上Benz車后跟司機說“開奔馳車！”，坐上Bmw后他說“開寶馬車！”，坐上 Audi后他說“開奧迪車！”。
你一定說：這人有病！直接說開車不就行了？！而當把這個爆發戶的行為放到我們程序語言中來，我們發現C語言一直是通過這種方式來坐車的

幸運的是這種有病的現象在OO語言中可以避免了。下面以Java語言為基礎來引入我們本文的主題：工廠模式！

 

二.簡介

工廠模式主要是為創建對象提供了接口。工廠模式按照《Java與模式》中的提法分為三類：
1. 簡單工廠模式(Simple Factory)
2. 工廠方法模式(Factory Method)
3. 抽象工廠模式(Abstract Factory)
這三種模式從上到下逐步抽象，並且更具一般性。還有一種分類法，就是將簡單工廠模式看為工廠方法模式的一種特例，兩個歸為一類。兩者皆可，這本為使用《Java與模式》的分類方法。
在什么樣的情況下我們應該記得使用工廠模式呢？大體有兩點：
1.在編碼時不能預見需要創建哪種類的實例。
2.系統不應依賴於產品類實例如何被創建、組合和表達的細節
工廠模式能給我們的OOD、OOP帶來哪些好處呢？？

三.簡單工廠模式

這個模式本身很簡單而且使用在業務較簡單的情況下。一般用於小項目或者具體產品很少擴展的情況（這樣工廠類才不用經常更改）。
它由三種角色組成：
工廠類角色：這是本模式的核心，含有一定的商業邏輯和判斷邏輯，根據邏輯不同，產生具體的工廠產品。如例子中的Driver類。
抽象產品角色：它一般是具體產品繼承的父類或者實現的接口。由接口或者抽象類來實現。如例中的Car接口。
具體產品角色：工廠類所創建的對象就是此角色的實例。在java中由一個具體類實現，如例子中的Benz、Bmw類。

來用類圖來清晰的表示下的它們之間的關系：

下面就來給那個暴發戶治病：在使用了簡單工廠模式后，現在暴發戶只需要坐在車里對司機說句：“開車”就可以了。來看看怎么用代碼實現的：（為方便起見，所有的類放在一個文件中，故有一個類被聲明為public）

//抽象產品 
abstract class Car{  3     private String name;  4       
    public abstract void drive();  6       
    public String getName() {  8         return name;  9  } 10     public void setName(String name) { 11         this.name = name; 12  } 13 } 14 //具體產品 
class Benz extends Car{ 16     public void drive(){ 17         System.out.println(this.getName()+"----go-----------------------"); 18  } 19 } 20   
class Bmw extends Car{ 22     public void drive(){ 23         System.out.println(this.getName()+"----go-----------------------"); 24  } 25 } 26   
//簡單工廠 
class Driver{ 29     public static Car createCar(String car){ 30         Car c = null; 31         if("Benz".equalsIgnoreCase(car)) 32             c = new Benz(); 33         else if("Bmw".equalsIgnoreCase(car)) 34             c = new Bmw(); 35         return c; 36  } 37 } 38   
//老板 
public class BossSimplyFactory { 41   
    public static void main(String[] args) throws IOException { 43         //老板告訴司機我今天坐奔馳 
        Car car = Driver.createCar("benz"); 45         car.setName("benz"); 46          //司機開着奔馳出發 
 car.drive(); 48     }  

如果老板要坐奧迪，同理。

這便是簡單工廠模式了。那么它帶了了什么好處呢？
首先，符合現實中的情況；而且客戶端免除了直接創建產品對象的責任，而僅僅負責“消費”產品（正如暴發戶所為）。
下面我們從開閉原則上來分析下簡單工廠模式。當暴發戶增加了一輛車的時候，只要符合抽象產品制定的合同，那么只要通知工廠類知道就可以被客戶使用了。（即創建一個新的車類，繼承抽象產品Car）那么 對於產品部分來說，它是符合開閉原則的——對擴展開放、對修改關閉；但是工廠類不太理想，因為每增加一輛車，都要在工廠類中增加相應的商業邏輯和判 斷邏輯，這顯自然是違背開閉原則的。

而在實際應用中，很可能產品是一個多層次的樹狀結構。由於簡單工廠模式中只有一個工廠類來對應這些產品，所以這可能會把我們的上帝類壞了。

正如我前面提到的簡單工廠模式適用於業務簡單的情況下或者具體產品很少增加的情況。而對於復雜的業務環境可能不太適應了。這就應該由工廠方法模式來出場了！！

 

四.工廠方法模式

抽象工廠角色： 這是工廠方法模式的核心，它與應用程序無關。是具體工廠角色必須實現的接口或者必須繼承的父類。在java中它由抽象類或者接口來實現。
具體工廠角色：它含有和具體業務邏輯有關的代碼。由應用程序調用以創建對應的具體產品的對象。在java中它由具體的類來實現。
抽象產品角色：它是具體產品繼承的父類或者是實現的接口。在java中一般有抽象類或者接口來實現。
具體產品角色：具體工廠角色所創建的對象就是此角色的實例。在java中由具體的類來實現。
來用類圖來清晰的表示下的它們之間的關系：

話說暴發戶生意越做越大，自己的愛車也越來越多。這可苦了那位司機師傅了，什么車它都要記得，維護，都要經過他來使用！於是暴發戶同情他說：我給你分配幾個人手，你只管管好他們就行了！於是工廠方法模式的管理出現了。代碼如下：

//抽象產品 
abstract class Car{  3     private String name;  4       
    public abstract void drive();  6       
    public String getName() {  8         return name;  9  } 10     public void setName(String name) { 11         this.name = name; 12  } 13 } 14 //具體產品 
class Benz extends Car{ 16     public void drive(){ 17         System.out.println(this.getName()+"----go-----------------------"); 18  } 19 } 20 class Bmw extends Car{ 21     public void drive(){ 22         System.out.println(this.getName()+"----go-----------------------"); 23  } 24 } 25   
  
//抽象工廠 
abstract class Driver{ 29     public abstract Car createCar(String car) throws Exception; 30 } 31 //具體工廠（每個具體工廠負責一個具體產品） 
class BenzDriver extends Driver{ 33     public Car createCar(String car) throws Exception { 34         return new Benz(); 35  } 36 } 37 class BmwDriver extends Driver{ 38     public Car createCar(String car) throws Exception { 39         return new Bmw(); 40  } 41 } 42   
//老板 
public class Boss{ 45   
    public static void main(String[] args) throws Exception { 47         Driver d = new BenzDriver(); 48         Car c = d.createCar("benz"); 49         c.setName("benz"); 50  c.drive(); 51  } 52 }  

使用開閉原則來分析下工廠方法模式。當有新的產品（即暴發戶的汽車）產生時，只要按照抽象產品角色、抽象工廠角色提供的合同來生成，那么就可以被客戶使用，而不必去修改任何已有的代碼。（即當有新產品時，只要創建並基礎抽象產品；新建具體工廠繼承抽象工廠；而不用修改任何一個類）工廠方法模式是完全符合開閉原則的！

 

使用工廠方法模式足以應付我們可能遇到的大部分業務需求。但是當產品種類非常多時，就會出現大量的與之對應的工廠類，這不應該是我們所希望的。所以我建議在這種情況下使用簡單工廠模式與工廠方法模式相結合的方式來減少工廠類：即對於產品樹上類似的種類（一般是樹的葉子中互為兄弟的）使用簡單工廠模式來實現。
當然特殊的情況，就要特殊對待了：對於系統中存在不同的產品樹，而且產品樹上存在產品族（下一節將解釋這個名詞）。那么這種情況下就可能可以使用抽象工廠模式了。

五、小結

讓我們來看看簡單工廠模式、工廠方法模式給我們的啟迪：
如果不使用工廠模式來實現我們的例子，也許代碼會減少很多——只需要實現已有的車，不使用多態。但是在可維護性上，可擴展性上是非常差的（你可以想象一下添加一輛車后要牽動的類）。因此為了提高擴展性和維護性，多寫些代碼是值得的。

六、抽象工廠模式

先來認識下什么是產品族： 位於不同產品等級結構中，功能相關聯的產品組成的家族。

圖中的BmwCar和BenzCar就是兩個產品樹（產品層次結構）；而如圖所示的BenzSportsCar和BmwSportsCar就是一個產品族。他們都可以放到跑車家族中，因此功能有所關聯。同理BmwBussinessCar和BenzBusinessCar也是一個產品族。
可以這么說，它和工廠方法模式的區別就在於需要創建對象的復雜程度上。而且抽象工廠模式是三個里面最為抽象、最具一般性的。抽象工廠模式的用意為：給客戶端提供一個接口，可以創建多個產品族中的產品對象。
而且使用抽象工廠模式還要滿足一下條件：
1.系統中有多個產品族，而系統一次只可能消費其中一族產品
2.同屬於同一個產品族的產品以其使用。
來看看抽象工廠模式的各個角色（和工廠方法的如出一轍）：
抽象工廠角色： 這是工廠方法模式的核心，它與應用程序無關。是具體工廠角色必須實現的接口或者必須繼承的父類。在java中它由抽象類或者接口來實現。
具體工廠角色：它含有和具體業務邏輯有關的代碼。由應用程序調用以創建對應的具體產品的對象。在java中它由具體的類來實現。
抽象產品角色：它是具體產品繼承的父類或者是實現的接口。在java中一般有抽象類或者接口來實現。
具體產品角色：具體工廠角色所創建的對象就是此角色的實例。在java中由具體的類來實現。

//抽象產品（Bmw和Audi同理） 
abstract class BenzCar{  3     private String name;  4       
    public abstract void drive();  6       
    public String getName() {  8         return name;  9  }  10     public void setName(String name) {  11         this.name = name;  12  }  13 }  14 //具體產品（Bmw和Audi同理） 
class BenzSportCar extends BenzCar{  16     public void drive(){  17         System.out.println(this.getName()+"----BenzSportCar-----------------------");  18  }  19 }  20 class BenzBusinessCar extends BenzCar{  21     public void drive(){  22         System.out.println(this.getName()+"----BenzBusinessCar-----------------------");  23  }  24 }  25   
abstract class BmwCar{  27     private String name;  28       
    public abstract void drive();  30       
    public String getName() {  32         return name;  33  }  34     public void setName(String name) {  35         this.name = name;  36  }  37 }  38 class BmwSportCar extends BmwCar{  39     public void drive(){  40         System.out.println(this.getName()+"----BmwSportCar-----------------------");  41  }  42 }  43 class BmwBusinessCar extends BmwCar{  44     public void drive(){  45         System.out.println(this.getName()+"----BmwBusinessCar-----------------------");  46  }  47 }  48   
abstract class AudiCar{  50     private String name;  51       
    public abstract void drive();  53       
    public String getName() {  55         return name;  56  }  57     public void setName(String name) {  58         this.name = name;  59  }  60 }  61 class AudiSportCar extends AudiCar{  62     public void drive(){  63         System.out.println(this.getName()+"----AudiSportCar-----------------------");  64  }  65 }  66 class AudiBusinessCar extends AudiCar{  67     public void drive(){  68         System.out.println(this.getName()+"----AudiBusinessCar-----------------------");  69  }  70 }  71   
  
//抽象工廠 
abstract class Driver3{  75     public abstract BenzCar createBenzCar(String car) throws Exception;  76       
    public abstract BmwCar createBmwCar(String car) throws Exception;  78       
    public abstract AudiCar createAudiCar(String car) throws Exception;  80 }  81 //具體工廠 
class SportDriver extends Driver3{  83     public BenzCar createBenzCar(String car) throws Exception {  84         return new BenzSportCar();  85  }  86     public BmwCar createBmwCar(String car) throws Exception {  87         return new BmwSportCar();  88  }  89     public AudiCar createAudiCar(String car) throws Exception {  90         return new AudiSportCar();  91  }  92 }  93 class BusinessDriver extends Driver3{  94     public BenzCar createBenzCar(String car) throws Exception {  95         return new BenzBusinessCar();  96  }  97     public BmwCar createBmwCar(String car) throws Exception {  98         return new BmwBusinessCar();  99  } 100     public AudiCar createAudiCar(String car) throws Exception { 101         return new AudiBusinessCar(); 102  } 103 } 104   
//老板 
public class BossAbstractFactory { 107   
    public static void main(String[] args) throws Exception { 109           
        Driver3 d = new BusinessDriver(); 111         AudiCar car = d.createAudiCar(""); 112  car.drive(); 113  } 114 }  

其中：BenzSportCar和BenzBusinessCar屬於產品樹；同理BmwSportCar和BmwBusinessCar。而BenzSportCar和BmwSportCar和AudiSportCar屬於產品族。

所以抽象工廠模式一般用於具有產品樹和產品族的場景下。

抽象工廠模式的缺點：如果需要增加新的產品樹，那么就要新增三個產品類，比如VolvoCar，VolvoSportCar,VolvoSportCar，並且要修改三個工廠類。這樣大批量的改動是很丑陋的做法。

所以可以用簡單工廠配合反射來改進抽象工廠：
UML圖略。

abstract class BenzCar{  2     private String name;  3       
    public abstract void drive();  5       
    public String getName() {  7         return name;  8  }  9     public void setName(String name) { 10         this.name = name; 11  } 12 } 13 class BenzSportCar extends BenzCar{ 14     public void drive(){ 15         System.out.println(this.getName()+"----BenzSportCar-----------------------"); 16  } 17 } 18 class BenzBusinessCar extends BenzCar{ 19     public void drive(){ 20         System.out.println(this.getName()+"----BenzBusinessCar-----------------------"); 21  } 22 } 23   
abstract class BmwCar{ 25     private String name; 26       
    public abstract void drive(); 28       
    public String getName() { 30         return name; 31  } 32     public void setName(String name) { 33         this.name = name; 34  } 35 } 36 class BmwSportCar extends BmwCar{ 37     public void drive(){ 38         System.out.println(this.getName()+"----BmwSportCar-----------------------"); 39  } 40 } 41 class BmwBusinessCar extends BmwCar{ 42     public void drive(){ 43         System.out.println(this.getName()+"----BmwBusinessCar-----------------------"); 44  } 45 } 46   
abstract class AudiCar{ 48     private String name; 49       
    public abstract void drive(); 51       
    public String getName() { 53         return name; 54  } 55     public void setName(String name) { 56         this.name = name; 57  } 58 } 59 class AudiSportCar extends AudiCar{ 60     public void drive(){ 61         System.out.println(this.getName()+"----AudiSportCar-----------------------"); 62  } 63 } 64 class AudiBusinessCar extends AudiCar{ 65     public void drive(){ 66         System.out.println(this.getName()+"----AudiBusinessCar-----------------------"); 67  } 68 } 69   
  
/** 
 * 簡單工廠通過反射改進抽象工廠及其子工廠 73  * @author Administrator 74  * 75  */  
class Driver3{ 77     public static BenzCar createBenzCar(String car) throws Exception { 78         return (BenzCar) Class.forName(car).newInstance(); 79  } 80       
    public static BmwCar createBmwCar(String car) throws Exception { 82         return (BmwCar) Class.forName(car).newInstance(); 83  } 84       
    public static AudiCar createAudiCar(String car) throws Exception { 86         return (AudiCar) Class.forName(car).newInstance(); 87  } 88 } 89 //客戶端 
public class SimpleAndAbstractFactory { 91   
    public static void main(String[] args) throws Exception { 93   
        AudiCar car = Driver3.createAudiCar("com.java.pattendesign.factory.AudiSportCar"); 95  car.drive(); 96  } 97 }  

 

策略模式

 從策略一詞來看,策略模式是種傾向於行為的模式.有點類似找仗時的做戰方案，一般司令員在做戰前都會根據實際情況做出幾套不同的方案，如果當時情況有變，就會根據相應的條件來判定用哪一套方案來替換原定方案。但無論如何替換，替換多少次，仗還是要打的。

  舉例：導出成EXCEL，WORD，PDF文件的功能，這三類導出雖然具體操作略有不同，但是大部分都相同。

 

策略模式與工廠模式從uml圖上來說，基本一致。只是強調的封裝不同。我們以工廠模式和策略模式的比較來講解策略模式。

工廠模式我們可以做如下理解：假設有Audi的公司生產汽車，它掌握一項核心的技術就是生產汽車，另一方面，它生產的汽車是有不同型號的，並且在不同的生產線上進行組裝。當客戶通過銷售部門進行預定后，Audi公司將在指定的生產線上為客戶生產出它所需要的汽車。

策略(Strategy)模式在結構上與工廠模式類似，唯一的區別是工廠模式實例化一個產品的操作是在服務端來做的，換句話說客戶端傳達給服務端的只是某種標識，服務端根據該標識實例化一個對象。而策略模式的客戶端傳達給服務端的是一個實例，服務端只是將該實例拿過去在服務端的環境里執行該實例的方法。這就好比一個對汽車不甚了解的人去買車，他在那一比划，說要什么什么樣的，銷售部門根據他的這個“比划”來形成一份訂單，這就是工廠模式下的工作方式。而策略模式下那個顧客就是個行家，他自己給出了訂單的詳細信息，銷售部門只是轉了一下手就交給生產部門去做了。通過兩相對比，我們不難發現，采用工廠模式必須提供足夠靈活的銷售部門，如果用戶有了新的需求，銷售部門必須馬上意識到這樣才可以做出合適的訂單。所以倘一款新車出來了，生產部門和銷售部門都需要更新，對顧客來說也需要更新對新車的描述所以需要改動的地方有三處。而策略模式中的銷售部門工作比較固定，它只負責接受訂單並執行特定的幾個操作。當一款新車出來時，只需要對服務端的生產部門和客戶端的代碼進行更新，而不需要更新銷售部門的代碼。 

技術支持： 簡單工廠和策略的基礎都是因為面向對象的封裝與多態。他們實現的思想都是先設定一個抽象的模型並從該模型派生出符合不同客戶需求的各種方法，並加以封裝。

工廠模式和策略模式的區別在於實例化一個對象的位置不同，對工廠模式而言，實例化對象是放在服務端的，即放在了工廠類里面；

而策略模式實例化對象的操作在客戶端，服務端的“銷售部門”只負責傳遞該對象，並在服務端的環境里執行特定的操作。。。

工廠模式要求服務端的銷售部門足夠靈敏，而策略模式由於對策略進行了封裝，所以他的銷售部門比較傻，需要客戶提供足夠能區分使用哪種策略的參數，而這最好的就是該策略的實例了。

//抽象產品 
abstract class AudiCar{  3     private String name;  4       
    public abstract void makeCar();  6       
    public String getName() {  8         return name;  9  }  10     public void setName(String name) {  11         this.name = name;  12  }  13 }  14 //具體產品 
class AudiA6 extends AudiCar{  16     public void makeCar(){  17         System.out.println(this.getName()+"----go-----------------------");  18  }  19 }  20 class AudiA4 extends AudiCar{  21     public void makeCar(){  22         System.out.println(this.getName()+"----go-----------------------");  23  }  24 }  25   
//銷售部門----服務端 
class CarContext {  28     AudiCar audiCar = null;  29   
    public CarContext(AudiCar audiCar) {  31         this.audiCar = audiCar;  32  }  33       
    public void orderCar(){  35         this.audiCar.makeCar();  36  }  37 }  38   
//客戶----客戶端（這個客戶是內行，什么都懂，他說我要A6，銷售部門立刻給他a6，所以銷售部門不用很懂） 
public class SimplyFactoryAndStrategy2 {  41   
    public static void main(String[] args) throws IOException {  43           
        //客戶說我要什么什么樣子的車子，銷售人員才知道他要什么樣子的車子 
        AudiCar car = new AudiA6();  46         car.setName("a6");  47           
        CarContext context = new CarContext(car);  49  context.orderCar();  50  }  51 }  52   
  
//工廠模式---與上面的策略模式比較  55 //抽象產品 
abstract class AudiCar{  57     private String name;  58       
    public abstract void makeCar();  60       
    public String getName() {  62         return name;  63  }  64     public void setName(String name) {  65         this.name = name;  66  }  67 }  68 //具體產品 
class AudiA6 extends AudiCar{  70     public void makeCar(){  71         System.out.println(this.getName()+"----go-----------------------");  72  }  73 }  74 class AudiA4 extends AudiCar{  75     public void makeCar(){  76         System.out.println(this.getName()+"----go-----------------------");  77  }  78 }  79   
//簡單工廠---銷售部門----服務端 
class CarFactroy{  82     public static AudiCar createCar(String car){  83         AudiCar c = null;  84         if("A6".equalsIgnoreCase(car))  85             c = new AudiA6();  86         else if("A4".equalsIgnoreCase(car))  87             c = new AudiA4();  88         return c;  89  }  90 }  91   
//客戶----客戶端（這個客戶是外行，什么都不懂，只要隨便描述下車，銷售部門才能知道他要那款車，所以銷售部門比較牛） 
public class SimplyFactoryAndStrategy {  94   
    public static void main(String[] args) throws IOException {  96           
        System.out.print("請輸入您要坐的車：（A6、A4）");  98         String carName = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)).readLine();  99           
        //客戶說我要什么什么樣子的車子，銷售人員才知道他要什么樣子的車子 
        AudiCar car = CarFactroy.createCar(carName); 102  car.setName(carName); 103  car.makeCar(); 104  } 105 }  

 

策略模式的優缺點

  策略模式的主要優點有：

• 策略類之間可以自由切換，由於策略類實現自同一個抽象，所以他們之間可以自由切換。
• 易於擴展，增加一個新的策略對策略模式來說非常容易，基本上可以在不改變原有代碼的基礎上進行擴展。
• 避免使用多重條件，如果不使用策略模式，對於所有的算法，必須使用條件語句進行連接，通過條件判斷來決定使用哪一種算法，在上一篇文章中我們已經提到，使用多重條件判斷是非常不容易維護的。

  策略模式的缺點主要有兩個：

• 維護各個策略類會給開發帶來額外開銷，可能大家在這方面都有經驗：一般來說，策略類的數量超過5個，就比較令人頭疼了。
• 必須對 客戶端（調用者）暴露所有的策略類，因為使用哪種策略是由客戶端來決定的，因此，客戶端應該知道有什么策略，並且了解各種策略之間的區別，否則，后果很嚴 重。例如，有一個排序算法的策略模式，提供了快速排序、冒泡排序、選擇排序這三種算法，客戶端在使用這些算法之前，是不是先要明白這三種算法的適用情況？ 再比如，客戶端要使用一個容器，有鏈表實現的，也有數組實現的，客戶端是不是也要明白鏈表和數組有什么區別？就這一點來說是有悖於迪米特法則的。

適用場景

        做面向對象設計的，對策略模式一定很熟悉，因為它實質上就是面向對象中的繼承和多態，在看完策略模式的通用代碼后，我想，即使之前從來沒有聽說過策略模式，在開發過程中也一定使用過它吧？至少在在以下兩種情況下，大家可以考慮使用策略模式，

• 幾個類的主要邏輯相同，只在部分邏輯的算法和行為上稍有區別的情況。
• 有幾種相似的行為，或者說算法，客戶端需要動態地決定使用哪一種，那么可以使用策略模式，將這些算法封裝起來供客戶端調用。

       策略模式是一種簡單常用的模式，我們在進行開發的時候，會經常有意無意地使用它，一般來說，策略模式不會單獨使用，跟模版方法模式、工廠模式等混合使用的情況比較多。

 大粒度的 if --else if...可以使用 工廠+策略模式搞定。