简单工厂、工厂方法和抽象工厂的总结

首先，放上项目github地址: https://github.com/codethereforam/java-design-patterns, 我是用java实现的

一、前言

题目中的这三个设计模式属于创建型模式，作用是为了抽象实例化过程。

我之前学过这三个设计模式，但最近发现又无法厘清这三个的区别了，为了避免下次又忘了，于是想动手记录下来。

可能有同学有疑问，提前说一下，下面所展示的类图由IDEA自带插件UML Support自动生成，而时序图由插件SequencePlugin自动生成。如果有同学对类图和时序图还不了解，请先google自学一下。

下面我结合模拟场景总结一下这三个模式，具体代码请点击本文开头的github链接。

二、简单工厂

模拟场景：一个用户管理系统，假设只有一张User表。本来用的mysql，但需求突然发生变化，现在要用Oralce，由于这两个数据库的SQL语句有些差别，需要重写数据库层面的代码，现在要求系统可以灵活切换数据库。

关键代码：

public class UserDAOFactory {
    //静态工厂方法
    public static UserDAO createUserDAO(String database) {
        UserDAO userDAO = null;
        switch (database) {
            case "mysql":
                userDAO = new UserDAOMysqlImpl();
                break;
            case "oracle":
                userDAO = new UserDAOOracleImpl();
                break;
            default:
        }
        return userDAO;
    }
}

分析：如果现在要改用SQL server数据库，需要添加一个UserDAOSqlserverImpl，然后在UserDAOFactory类的createUserDAO方法中添加一个case，这显然违背了开闭原则。

• 特点
  • 工厂类包含必要的逻辑判断来选择生产具体产品
  • 用于生产单个产品
• 优点
  • 去除客户端与具体产品的依赖
• 缺点
  • 添加产品需要修改工厂类，违背开闭原则
• 角色
  • 抽象产品(UserDAO)
  • 具体产品(UserDAOMysqlImpl & UserDAOOracleImpl)
  • 工厂(UserDAOFactory)

三、工厂方法

模拟场景：和上述简单工厂模拟场景一样

分析：如果现在要改用SQL server数据库，则需添加一个UserDAOSqlserverImpl和相应的工厂UserDAOFactorySqlserverImpl，再更改Main中的实例化代码，这满足了开闭原则，扩展很方便。但如果支持的数据库一多，那工厂就会泛滥。

• 特点
  • 一个产品对应一个工厂类
  • 用于生产某种类型产品
• 优点
  • 方便添加新产品
  • 添加新产品只需添加相应工厂类，符合开闭原则
• 缺点
  • 产品多时，工厂泛滥
• 角色
  • 抽象产品(UserDAO)
  • 具体产品(UserDAOMysqlImpl & UserDAOOracleImpl)
  • 抽象工厂(UserDAOFactory)
  • 具体工厂(UserDAOFactoryMysqlImpl & UserDAOFactoryOracleImpl)

四、抽象工厂

模拟场景：在之前的场景基础上，如果系统本来还有一个日志表，是用来记录日志的。

分析：如果现在要改用SQL server数据库，则需添加UserDAOSqlserverImpl、LogDAOSqlserverImpl和DAOFactorySqlserverImpl，再更改Main中的实例化代码。但如果现在要添加一个其他的表，那么就要改DAOFactory接口和接口中方法的实现，要改动的地方太多。

• 特点
  • 用于生产一系列产品
• 优点
  • 易于改变工厂生产行为，产生新的产品系列
  • 具体创建过程与客户端分离，客户端通过接口操纵实例（factory1.createUserDAO().add()）
• 缺点
  • 添加新产品，要修改抽象工厂接口、具体工厂，改动太多
• 角色
  • 抽象产品(UserDAO & LogDAO)
  • 具体产品(UserDAOMysqlImpl & UserDAOOracleImpl & LogDAOMysqlImpl & LogDAOOracleImpl)
  • 抽象工厂(DAOFactory)
  • 具体工厂(DAOFactoryMysqlImpl & DAOFactoryOracleImpl)

五、用简单工厂改进抽象工厂

关键代码（选取DataAccess）：

public UserDAO createUserDAO() {
        UserDAO userDAO = null;
        switch (database) {
            case MYSQL:
                userDAO = new UserDAOMysqlImpl();
                break;
            case ORACLE:
                userDAO = new UserDAOOracleImpl();
                break;
            default:
        }
        return userDAO;
}

分析：与抽象工厂相比，该方法减少了三个类，添加了一个DataAccess类，类的数量减少了，系统复杂性降低。如果现在要改用SQL server数据库，则需添加UserDAOSqlserverImpl和LogDAOSqlserverImpl，然后在DataAccess类中的createUserDAO方法和createLogDAO方法分别添加一个case，这违背了开闭原则。

• 特点
  • 用DataAccess取代抽象工厂和具体工厂
  • DataAccess通过判断控制生产行为
• 优点
  • 减少类
• 缺点
  • 添加新产品系列，要改动DataAccess中的switch-case

六、用反射改进抽象工厂

关键代码（选取DataAccess）：

public static final String PACKAGE_NAME = DataAccess.class.getPackage().getName();

public UserDAO createUserDAO() throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        String className = PACKAGE_NAME + ".UserDAO" + database + "Impl";
        return (UserDAO) Class.forName(className).newInstance();
}

分析：如果要换数据库，则无需修改DataAccess类中的代码。如果要添加表，只需要添加一个抽象产品接口和两个具体产品实现，然后在DataAccess中添加一个create**方法，扩展起来非常方便。

• 优点
  • 减少类
  • 解决抽象工厂添加产品改动较多的问题，方便扩展
• 可使用配置文件继续完善

七、总结

如果你仔细看到这，你可能会觉得我例子举的不恰当，哪里有系统只有一个表的呢，前面的场景直接考虑抽象工厂就行了。我承认我举的例子有问题，之前写代码时没有发现，应该是当时理解的还不够深入。

简单工厂和工厂方法的模拟场景应该改为：系统本来有一直表，但现在要添加表，而不是换数据库。而抽象工厂的模拟场景应该改为：在上述的基础上要换数据库。如果你理解了三个模式，我想这两个模拟场景你应该也知道怎么实现了。

本文的例子我参考了大话设计模式，但其他代码和文字是我自己的理解。如果有错误，望各位不吝赐教，在评论区指出。

八、参考资料

• 大话设计模式，by 程杰