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【设计模式】Java创建型设计模式之工厂模式魔法：打造灵活的冰箱工厂

article 2024/11/1 12:01:53

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标题：《Java 工厂模式魔法：打造灵活的冰箱工厂》

摘要： 本文深入探讨 Java 中的创建型设计模式之工厂模式。通过一个冰箱工厂的示例，详细解释工厂模式的概念、实现方法以及其带来的好处。读者将了解到如何使用工厂模式创建不同品牌和大小的冰箱，同时体会到该模式在提高代码可维护性和可扩展性方面的价值。

关键词：Java、创建型设计模式、工厂模式、冰箱工厂、开闭原则

一、工厂模式简介

什么是工厂模式？
- 工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一种创建对象的方式，将对象的创建和使用分离。通过工厂模式，可以根据不同的条件创建不同类型的对象，而无需在客户端代码中显式地指定具体的类。
工厂模式的作用
- 提高代码的可维护性和可扩展性。当需要添加新的对象类型时，只需要添加相应的工厂类和具体类，而不需要修改已有的代码。
- 遵循开闭原则，即对扩展开放，对修改封闭。

二、冰箱工厂示例详解

定义冰箱接口

public interface Refrigerator { void cool(); }

    - 这个接口就像是冰箱的“蓝图”，规定了所有冰箱都必须具备的功能——冷却。无论是什么品牌或大小的冰箱，都要实现这个接口，确保它们都有冷却的能力。
- 例子：想象一下，这个接口是一个冰箱制造商的标准规范。所有想要生产冰箱的厂家都必须按照这个规范来设计他们的冰箱，确保冰箱能够正常冷却。

创建具体的冰箱类

class HaierRefrigerator implements Refrigerator { private String size;
    public HaierRefrigerator(String size) { this.size = size; }  @ Override public void cool() { System.out.println("Haier " + size + " refrigerator is cooling."); }
}

 class GreeRefrigerator implements Refrigerator { private String size;
    public GreeRefrigerator(String size) { this.size = size; }  @ Override public void cool() { System.out.println("Gree " + size + " refrigerator is cooling."); }
}

    - 这里我们为不同品牌的冰箱创建了具体的类。每个品牌的冰箱都有自己的特点，但它们都实现了冰箱接口，保证了基本的冷却功能。
- 例子：海尔冰箱和格力冰箱就像是不同的汽车品牌。虽然它们在外观、功能等方面可能有所不同，但都必须具备行驶的基本功能。同样，这里的不同品牌冰箱都必须能冷却。

创建抽象的冰箱工厂

public abstract class RefrigeratorFactory { public abstract Refrigerator createRefrigerator(String brand, String size); }

    - 这个抽象工厂类定义了创建冰箱的方法，但具体的实现留给了子类。它就像是一个总工厂的模板，规定了创建冰箱的基本流程。
- 例子：想象一下，这是一个通用的冰箱制造工厂的框架。不同的品牌可以根据这个框架来建立自己的工厂，生产符合自己品牌特色的冰箱。

实现具体工厂类

 class HaierFactory extends RefrigeratorFactory { @ Override public Refrigerator createRefrigerator(String brand, String size) { return new HaierRefrigerator(size); }}
 class GreeFactory extends RefrigeratorFactory { @ Override public Refrigerator createRefrigerator(String brand, String size) { return new GreeRefrigerator(size); } }

    - 具体工厂类实现了抽象工厂类的方法，根据传入的品牌和大小参数创建相应品牌的冰箱。
- 例子：海尔工厂和格力工厂就是具体的冰箱生产厂家。当用户需要一台海尔冰箱时，海尔工厂就会按照自己的生产流程制造出一台海尔冰箱。同理，格力工厂也会为用户生产格力冰箱。

创建客户端

public class FactoryPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 假设用户想要一个小型的海尔冰箱
        RefrigeratorFactory haierFactory = new HaierFactory(); Refrigerator smallHaierRefrigerator = haierFactory.createRefrigerator("Haier", "Small"); smallHaierRefrigerator.cool();
        // 假设用户想要一个大型的格力冰箱
        RefrigeratorFactory greeFactory = new GreeFactory(); Refrigerator largeGreeRefrigerator = greeFactory.createRefrigerator("Gree", "Large"); largeGreeRefrigerator.cool();
    }
}

    - 客户端根据用户的需求，选择不同的工厂来创建相应品牌和大小的冰箱。
- 例子：客户端就像是消费者，他们根据自己的需求向不同的冰箱工厂下单。如果想要海尔冰箱，就找海尔工厂；想要格力冰箱，就找格力工厂。

三、工厂模式的优势

可维护性
- 当需要修改某个品牌冰箱的实现时，只需要在相应的具体类中进行修改，不会影响到其他品牌的冰箱或工厂类。
- 例如，如果海尔冰箱的冷却方式发生了变化，只需要修改HaierRefrigerator类中的cool方法，而不会影响到格力冰箱或其他部分的代码。
可扩展性
- 如果要添加新的品牌冰箱，只需要创建一个新的具体冰箱类和相应的工厂类，无需修改已有的代码。
- 比如，如果要添加美的冰箱，只需要创建MideaRefrigerator类和MideaFactory类，然后在客户端就可以使用新的美的工厂来创建美的冰箱。
遵循开闭原则
- 对扩展开放，对修改封闭。可以在不修改现有代码的基础上，通过添加新的类来扩展功能。
- 这就像一个不断发展的工厂，当有新的产品需求时，可以新建生产线来生产新产品，而不需要对原有生产线进行大规模的改造。