工厂模式（一）—— 简单工厂模式

工厂模式（一）—— 简单工厂模式 1. 一个小需求 1.1 最原始的需求

• 作为关注教育的人大代表，他需要访问很多处于不同学习阶段的学生，了解他们的学习情况
• 如果使用程序实现的话，就是输入人大代表想访问的学生类型，以打印的方式告知人大代表该类型的学生的学习情况

创建接口

• 聪明的你会想到，不管什么阶段的学生，都有一个打印学习情况的方法

• 因此，你创建了一个Student接口，study() 方法就是打印学生学习情况的方法

  public interface Student {
      void study();
  }
  

实现接口，创建学生类

• 人大代表主要关注的是小学、初中和高中三个阶段的学生

• 因此，你通过实现Student接口，创建了对应的学生类

• 小学生：

  public class Pupil implements Student{
      @Override
      public void study() {
          System.out.println("小学生：我只需要学习语文、数学和英语" );
      }
  }
  

• 初中生

  public class MiddleSchoolStudent implements Student{
      @Override
      public void study() {
          System.out.println("初中生：初中文理不分科，我需要学习9门课程");
      }
  }
  

• 高中生

  public class HighSchoolStudent implements Student{
      @Override
      public void study() {
          System.out.println("高中生：我已经文理分科了，只需要学习6门课程");
      }
  }
  

创建Main类，实现需求

• 不同的学生类已经准备好了，只要人大代表输入学生类型，程序就会根据学生类型创建对应的学生实例

• 然后调用study方法，告知人大代表该学生的学习情况

  public class Main {
      public static void main(String[] args) {
          Scanner scanner = new Scanner(System.in);
          // 输入学生类型，获取学生实例
          while (true) {
              String studentType = scanner.next();
              Student student = createStudent(studentType);
              if (student != null) {
                  student.study();
              } else {
                  System.out.println("不存在"" + studentType + ""这种学生类型");
              }
          }
      }
  
      public static Student createStudent(String studentType) {
          Student student = null;
          // 根据学生类型，了解学生的学习情况
          if ("小学生".equals(studentType)) {
              student = new Pupil();
          } else if ("初中生".equals(studentType)) {
              student = new MiddleSchoolStudent();
          } else if ("高中生".equals(studentType)) {
              student = new HighSchoolStudent();
          }
          return student;
      }
  }
  

• 人大代表开始使用程序：
  

2. 简单工厂模式 2.1 概述

• 其实，根据学生类型、创建对应的学生实例的这个过程，跟工厂生产产品很像
• 一个工厂，它可以生产各种不同类型的产品，买家只需要告诉工厂想要的产品类型，工厂就可以生产出对应的产品
• Student接口就是一个抽象产品，Pupil、MiddleSchoolStudent、HighSchoolStudent就是具体产品，createStudent()方法就是一个工厂
• 整个分析下来，简单工厂模式的UML图如下：
  

2.2 改写程序，实现简单工厂模式

• 将Main类的createStudent() 方法提取出来，创建一个工厂类

• 工厂方法一般都是静态方法，只需通过类名即可访问对应的工厂方法

• 因此，简单工厂模式，又叫静态工厂方法模式

  public class StudentFactory {
      public static Student createStudent(String studentType) {
          // 根据学生类型，了解学生的学习情况
          if ("小学生".equals(studentType)) {
              return new Pupil();
          } else if ("初中生".equals(studentType)) {
              return new MiddleSchoolStudent();
          } else if ("高中生".equals(studentType)) {
              return new HighSchoolStudent();
          }
          // 尚未支持的学生类型
          System.out.println("尚不支持"" + studentType + ""这种学生类型");
          return null;
      }
  }
  

• 在Main类的main方法中，通过工厂创建对应的学生实例

  public class Main {
      public static void main(String[] args) {
          Scanner scanner = new Scanner(System.in);
          // 输入学生类型，获取学生实例
          String studentType = scanner.next();
          Student student = StudentFactory.createStudent(studentType);
          if (student != null) {
              student.study();
          }
      }
  }
  

2.3 简单工厂模式的优缺点

优点

1. 工厂模式屏蔽了对象的创建过程，调用者只需要记住对象名称（传给工厂的参数）就可以获得一个现成的对象

缺点

1. 难扩展：每次增加一种类型的产品，都需要增加一个具体的实现类，并修改工厂方法以支持该产品的创建 —— 违背了开闭原则
2. 难维护：一旦产品类型过多，需要撰写很长的if-else语句，不利于代码维护

2.4 自己的理解

• 与其说这是一种设计模式，不如说这是一种编程习惯
  • 对于调用者来说，他不想自己实现对象的创建逻辑
  • 他只想传入一个约定好的暗号，就获得一个现成的对象
  • 然后，他就可以直接调用对象的方法去执行某些 *** 作
• 这时，为了满足他的需求，静态工厂方法就应运而生
• 最终，被一些善于观察的高人总结为简单工厂模式 
• 其实，简单工厂模式并不在 GoF 23 种设计模式之列，这也从侧面验证了这是一种编程习惯总结而来的认知

3. 开闭原则

• 开闭原则（Open Closed Principle，OCP），是勃兰特·梅耶（Bertrand Meyer）在自己1988年的著作《面向对象软件构造》（Object Oriented Software Construction）中提出的

  软件实体应当对扩展开放，对修改关闭
  Software entities should be open for extension，but closed for modification

• 软件实体，其实就是项目中的模块、类与接口、方法
• 一句话描述开闭原则：需求改变时，不能修改已有的代码，但可以扩展软件实体（比如新增类或方法）

开闭原则的作用

• 对软件测试人员来说：遵守开闭原则的软件，测试时只需要测试扩展代码；已有的代码未被改动，无需测试
• 提高软件的可维护性：遵守开闭原则的软件，稳定性高、延续性强，更易于扩展和维护

总结：

• 通过对开闭原则的学习，我们不难看出：简单工厂模式在新增产品时，需要修改工厂类，违背了开闭原则

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参考链接：

• JAVA设计模式之 简单工厂模式【Simple Factory Pattern】
• 工厂模式
• 开闭原则——面向对象设计原则