Java23种设计模式（一）

前言

这2个月来，重新出发，从java开发需要的数据库、查询日志工具、开发工具等的安装、环境配置，再到后面的基础学习、数据库学习、扩展学习（maven、mq、设计模式、spring 系列等等），边学边记录，基本上都已经完成，此篇是找工作之前的最后一篇了，主要以https://www.runoob.com/design-pattern/factory-pattern.html内容为主。

感谢各位的分享，以及努力的自己，改变，永远不嫌晚。无论你是几岁，也无论你目前所处的境况有多糟，只要立定目标、一步一步往前走，人生随时都有翻盘的可能性，祝各位一帆风顺，前途坦荡，愿自己能找到心仪的工作，不负未来。

1、工厂模式

工厂模式（Factory Pattern）是 Java 中最常用的设计模式之一，它提供了一种创建对象的方式，使得创建对象的过程与使用对象的过程分离。

工厂模式提供了一种创建对象的方式，而无需指定要创建的具体类。

通过使用工厂模式，可以将对象的创建逻辑封装在一个工厂类中，而不是在客户端代码中直接实例化对象，这样可以提高代码的可维护性和可扩展性。

1.1、工厂模式的类型

简单工厂模式（Simple Factory Pattern）：

简单工厂模式不是一个正式的设计模式，但它是工厂模式的基础。它使用一个单独的工厂类来创建不同的对象，根据传入的参数决定创建哪种类型的对象。

工厂方法模式（Factory Method Pattern）：

工厂方法模式定义了一个创建对象的接口，但由子类决定实例化哪个类。工厂方法将对象的创建延迟到子类。

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）：

抽象工厂模式提供一个创建一系列相关或互相依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

1.2、应用实例

汽车制造：你需要一辆汽车，只需从工厂提货，而不需要关心汽车的制造过程及其内部实现。
Hibernate：更换数据库时，只需更改方言（Dialect）和数据库驱动（Driver），即可实现对不同数据库的切换。

1.3、优点

调用者只需要知道对象的名称即可创建对象。
扩展性高，如果需要增加新产品，只需扩展一个工厂类即可。
屏蔽了产品的具体实现，调用者只关心产品的接口。

1.4、缺点

每次增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对应的工厂，使系统中类的数量成倍增加，增加了系统的复杂度和具体类的依赖。

1.5、使用场景

日志记录：日志可能记录到本地硬盘、系统事件、远程服务器等，用户可以选择记录日志的位置。
数据库访问：当用户不知道最终系统使用哪种数据库，或者数据库可能变化时。
连接服务器的框架设计：需要支持 “POP3”、“IMAP”、“HTTP” 三种协议，可以将这三种协议作为产品类，共同实现一个接口。

1.6、结构

工厂模式包含以下几个主要角色：

抽象产品（Abstract Product）：定义了产品的共同接口或抽象类。它可以是具体产品类的父类或接口，规定了产品对象的共同方法。
具体产品（Concrete Product）：实现了抽象产品接口，定义了具体产品的特定行为和属性。
抽象工厂（Abstract Factory）：声明了创建产品的抽象方法，可以是接口或抽象类。它可以有多个方法用于创建不同类型的产品。
具体工厂（Concrete Factory）：实现了抽象工厂接口，负责实际创建具体产品的对象。

1.7、实现

我们将创建一个 Shape 接口和实现 Shape 接口的实体类。下一步是定义工厂类 ShapeFactory。

FactoryPatternDemo 类使用 ShapeFactory 来获取 Shape 对象。它将向 ShapeFactory 传递信息（CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE），以便获取它所需对象的类型。
在这里插入图片描述
步骤 1
创建一个接口:

Shape.java

public interface Shape {
   void draw();
}

步骤 2
创建实现接口的实体类。

Rectangle.java

public class Rectangle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

Square.java

public class Square implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}

Circle.java

public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

步骤 3
创建一个工厂，生成基于给定信息的实体类的对象。

ShapeFactory.java

public class ShapeFactory {
    
   //使用 getShape 方法获取形状类型的对象
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }        
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
         return new Square();
      }
      return null;
   }
}

步骤 4
使用该工厂，通过传递类型信息来获取实体类的对象。

FactoryPatternDemo.java

public class FactoryPatternDemo {
 
   public static void main(String[] args) {
      ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();
 
      //获取 Circle 的对象，并调用它的 draw 方法
      Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
 
      //调用 Circle 的 draw 方法
      shape1.draw();
 
      //获取 Rectangle 的对象，并调用它的 draw 方法
      Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
 
      //调用 Rectangle 的 draw 方法
      shape2.draw();
 
      //获取 Square 的对象，并调用它的 draw 方法
      Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
 
      //调用 Square 的 draw 方法
      shape3.draw();
   }
}

步骤 5
执行程序，输出结果：

Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.

总结：简单描述为我有圆形、正方形、三角形，可是我想绘制一个梯形，在工厂模式，让我我不需要知道是怎么绘制的，我只关心我调用工厂，能拿到绘制好的梯形，因为工厂模式的缺点：每次增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对应的工厂。

所以，我只需要跟工厂说，我想要绘制好的梯形，这个时候，工厂会创建一个梯形的具体类，用来实现绘制接口，用Draw独立绘制梯形，客户对接的是工厂，而不是绘制接口，因此客户只需要，告诉工厂，代码（比如上述的shapeFactory.getShape(“CIRCLE”);中的CIRCLE）就能拿到绘制好的梯形了。

2、抽象工厂模式

在抽象工厂模式中，接口是负责创建一个相关对象的工厂，不需要显式指定它们的类。每个生成的工厂都能按照工厂模式提供对象。

抽象工厂模式提供了一种创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定具体实现类。通过使用抽象工厂模式，可以将客户端与具体产品的创建过程解耦，使得客户端可以通过工厂接口来创建一族产品。

2.1、结构

抽象工厂模式包含以下几个主要角色：

抽象工厂（Abstract Factory）：声明了一组用于创建产品对象的方法，每个方法对应一种产品类型。抽象工厂可以是接口或抽象类。
具体工厂（Concrete Factory）：实现了抽象工厂接口，负责创建具体产品对象的实例。
抽象产品（Abstract Product）：定义了一组产品对象的共同接口或抽象类，描述了产品对象的公共方法。
具体产品（Concrete Product）：实现了抽象产品接口，定义了具体产品的特定行为和属性。

抽象工厂模式通常涉及一族相关的产品，每个具体工厂类负责创建该族中的具体产品。客户端通过使用抽象工厂接口来创建产品对象，而不需要直接使用具体产品的实现类。

2.2、实现

我们将创建 Shape 和 Color 接口和实现这些接口的实体类。下一步是创建抽象工厂类 AbstractFactory。接着定义工厂类 ShapeFactory 和 ColorFactory，这两个工厂类都是扩展了 AbstractFactory。然后创建一个工厂创造器/生成器类 FactoryProducer。

AbstractFactoryPatternDemo 类使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory 对象。它将向 AbstractFactory 传递形状信息 Shape（CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE），以便获取它所需对象的类型。同时它还向 AbstractFactory 传递颜色信息 Color（RED / GREEN / BLUE），以便获取它所需对象的类型。
在这里插入图片描述
步骤 1
为形状创建一个接口。

Shape.java
public interface Shape {
   void draw();
}

步骤 2
创建实现接口的实体类。

Rectangle.java

Rectangle.java
public class Rectangle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

Square.java
public class Square implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}

Circle.java
public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

步骤 3
为颜色创建一个接口。

Color.java
public interface Color {
   void fill();
}

步骤4
创建实现接口的实体类。

Red.java
public class Red implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Red::fill() method.");
   }
}

Green.java
public class Green implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Green::fill() method.");
   }
}

Blue.java
public class Blue implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Blue::fill() method.");
   }
}

步骤 5
为 Color 和 Shape 对象创建抽象类来获取工厂。

AbstractFactory.java
public abstract class AbstractFactory {
   public abstract Color getColor(String color);
   public abstract Shape getShape(String shape);
}

步骤 6
创建扩展了 AbstractFactory 的工厂类，基于给定的信息生成实体类的对象。

ShapeFactory.java
public class ShapeFactory extends AbstractFactory {
    
   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }        
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
         return new Square();
      }
      return null;
   }
   
   @Override
   public Color getColor(String color) {
      return null;
   }
}

ColorFactory.java
public class ColorFactory extends AbstractFactory {
    
   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      return null;
   }
   
   @Override
   public Color getColor(String color) {
      if(color == null){
         return null;
      }        
      if(color.equalsIgnoreCase("RED")){
         return new Red();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("GREEN")){
         return new Green();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("BLUE")){
         return new Blue();
      }
      return null;
   }
}

步骤 7
创建一个工厂创造器/生成器类，通过传递形状或颜色信息来获取工厂。

FactoryProducer.java
public class FactoryProducer {
   public static AbstractFactory getFactory(String choice){
      if(choice.equalsIgnoreCase("SHAPE")){
         return new ShapeFactory();
      } else if(choice.equalsIgnoreCase("COLOR")){
         return new ColorFactory();
      }
      return null;
   }

}
步骤 8
使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory，通过传递类型信息来获取实体类的对象。

AbstractFactoryPatternDemo.java
public class AbstractFactoryPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
 
      //获取形状工厂
      AbstractFactory shapeFactory = FactoryProducer.getFactory("SHAPE");
 
      //获取形状为 Circle 的对象
      Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
 
      //调用 Circle 的 draw 方法
      shape1.draw();
 
      //获取形状为 Rectangle 的对象
      Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
 
      //调用 Rectangle 的 draw 方法
      shape2.draw();
      
      //获取形状为 Square 的对象
      Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
 
      //调用 Square 的 draw 方法
      shape3.draw();
 
      //获取颜色工厂
      AbstractFactory colorFactory = FactoryProducer.getFactory("COLOR");
 
      //获取颜色为 Red 的对象
      Color color1 = colorFactory.getColor("RED");
 
      //调用 Red 的 fill 方法
      color1.fill();
 
      //获取颜色为 Green 的对象
      Color color2 = colorFactory.getColor("GREEN");
 
      //调用 Green 的 fill 方法
      color2.fill();
 
      //获取颜色为 Blue 的对象
      Color color3 = colorFactory.getColor("BLUE");
 
      //调用 Blue 的 fill 方法
      color3.fill();
   }
}

步骤 9
执行程序，输出结果：

Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.
Inside Red::fill() method.
Inside Green::fill() method.
Inside Blue::fill() method.