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简单工厂、工厂方法和抽象工厂的区别1024工厂-csdn博客

陈庆辉 2025-11-02 21:32:00

每经编辑｜陈斯斯

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代码的“生产线”：为何我(wo)们需要工厂模式？

想象一下，你正在经营一家玩具(ju)工厂，你需要生(sheng)产各种各样的玩具(ju)：小汽车、芭比娃娃、乐高积木。起初，一切(qie)都很简(jian)单。每当有订单，你直接拿起对应的模具，加工，然后组装。但很快，问题就来了。

随着玩具种类的增多，你的生产流程变得越来越复杂。你需要维护大量的模具，每增加(jia)一种新玩具，就意味着你需要增加一(yi)套新的工具和流程。当客户想要定制一款独一无二的(de)玩具(ju)时，你更是头疼欲裂，因为你需要修改现有的生产(chan)线(xian)，这不(bu)仅耗时，还可能影(ying)响其他玩具的生产。

在软件开发的世界里，我们常常面临类似的问题。当我们创建对象时，如果直接在代码中(zhong)硬编码对象的创建逻辑，会带来一系列的麻烦：

紧耦合：客户端代码直接依赖(lai)于具体的产品类，一旦产品类(lei)发生变化，客户端代码也必须随之修改。这就像你的玩具订单系统直接连接到每一个玩(wan)具的生产流程，改一个螺丝都(dou)需要改整个系统。可扩展性差：想要增加新的产品类型？那你可能需要修改大量(liang)创建对象的代码，这无疑是“牵一发而动全身”。

代码冗余：相似的对象创建逻辑可能会在代码中反复出现，导致代码重复，难以维护。

工厂模式，正是为了解决这些痛点而诞生的“神器”。它就像是为你的代码建造了一条高效、灵(ling)活的“生产(chan)线”，将对象的创建过程与客户端代码解耦，让你的程序更加健壮、易于扩展和维护。今天(tian)，我们就来深(shen)入了解一下工(gong)厂模式的“三驾马车”：简单工厂、工厂方法和抽象工厂，看看它(ta)们各自有什么绝活！

简单工厂——“万能的组装师傅”

简单(dan)工厂，顾名(ming)思义，就是一种“简(jian)单”的工厂。它并不属于GoF（GangofFour）的23种设计模式，但因(yin)为其简洁易懂的特性，在实际开发(fa)中应用(yong)非常广(guang)泛。你可以把它想象成一个“万能的组(zu)装师傅”。

它的核心思想是什么？

简单工厂的核心在(zai)于，将对象的创建逻(luo)辑封装在一个单独的类（工厂类）中。客户端只需要告诉工厂它想要什么“产品”，工厂就(jiu)会根据“指令”返回相应的(de)具体(ti)产品对象。

场景举例：

假设我(wo)们要开发一个图形绘(hui)制系统，可以绘制圆形、方形和三角(jiao)形。

传统方(fang)式（无工厂）：//客户端代码Shapeshape;if(type.equals("circle")){shape=newCircle();}elseif(type.equals("square")){shape=newSquare();}else{shape=newTriangle();}shape.draw();

看到了吗？客户端代码需要知道所有(you)具体图形类的存在，并且需要用大量的if-else语句来判断创建哪个对象。一(yi)旦我们增加一个新的图形（比如(ru)椭圆），就需要修改这里(li)的代码。

使用简单工厂：

我们创建一个ShapeFactory类：

//ShapeFactory.javapublicclassShapeFactory{publicShapegetShape(StringshapeType){if(shapeType==null){returnnull;}if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){returnnewCircle();}elseif(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){returnnewSquare();}elseif(shapeType.equalsIgnoreCase("TRIANGLE")){returnnewTriangle();}returnnull;}}//客户端代(dai)码ShapeFactoryfactory=newShapeFactory();Shapeshape1=factory.getShape("CIRCLE");shape1.draw();Shapeshape2=factory.getShape("SQUARE");shape2.draw();

简单工厂的优点：

封装了创建逻辑：客户端无需关心对象的具体创建过程，只需(xu)要调用工厂的静态方法（通常是静态方法，也有非静态的）并传入参数即可。提高了代码(ma)的可读性和可维(wei)护性(xing)：对象(xiang)创建的逻辑集中在一个地方(fang)，易于修改和维护。降低了客户端与具体(ti)产品类的耦合：客户端只依赖于工厂类，而不是具体的产品类。

简单工厂的缺点：

工厂类职责过重：当(dang)产品种类非常多时，工厂类的if-else或switch语句会变得非常庞大，难以维护。不符合开闭原则（OCP）：每次增加新的产品类型，都需要修改工厂类，这违背了“对扩展开放，对修改关闭”的(de)设计原则。

简(jian)单工(gong)厂的应用场景：

简单工厂非常适合在以下场景使用：

当你的(de)应(ying)用中需(xu)要(yao)创建的对象种(zhong)类不多，且变化不频繁时。当你希望将对象的创建逻辑集中管理，避免在多个地方重复编写相同的创建代码时。当(dang)你希(xi)望隐藏(cang)对象创建的细节，让客户端代码更简洁时。

简单工厂(chang)就像一个勤劳的“万能组装师傅”，能够根据你的需求快速组装出各种零件。但如果零件种(zhong)类实在太多，师傅一个人就(jiu)有点忙不过来了，而且每次来新零件，都得教师傅(fu)一遍新做法，这就不太符合“不修改既有代码就能扩展”的原则了。

别担心，接(jie)下来的“工厂方法”和“抽象工厂”将带来更高级的解决方案，让我们一起进入下一个篇章，看看它们如何应对更复杂的“生产挑战”！

工厂方法——“各司其职的专业流水线”

如果说简(jian)单工厂是一位“万能组装师傅”，那么工厂方法模式（FactoryMethod）则更像是“各司其职的专业(ye)流水线”。它将创建对象的责任委托给子类，让每个子类负责创建一种特(te)定的产(chan)品。

它的核心思想是什么？

工厂方法模式定义了一个创建对象的接口，但由子类决(jue)定实例化哪一个类。换句话说，它允许一个类延迟(chi)实例化到子类。工厂方法模式将创建对象的工作“推”给了子类，每个子类实现一个(ge)工厂(chang)方法，用于创建相应的(de)产品。

场景举例：

我们继续上面的图(tu)形绘制系统。这次，我们希望能够轻松地添加新的图形类型，而不需要修改现有的代码。

使用工厂方法模式：

我们定义(yi)一个抽象的ShapeFactory（或称(cheng)为Creator）：

//AbstractShapeFactory.java(Creator)publicabstractclassShapeFactory{//工厂方(fang)法，由子类实现publicabstractShapecreateShape();//模板方法，利用工厂(chang)方法创建并使用产品publicvoiddrawShape(){Shapeshape=createShape();//委托给子类(lei)创建shape.draw();}}

然后，我们为每种图形创(chuang)建一个具体的工厂类（ConcreteCreator）：

//CircleFactory.java(ConcreteCreator)publicclassCircleFactoryextendsShapeFactory{@OverridepublicShapecreateShape(){returnnewCircle();}}//SquareFactory.java(ConcreteCreator)publicclassSquareFactoryextendsShapeFactory{@OverridepublicShapecreateShape(){returnnewSquare();}}//TriangleFactory.java(ConcreteCreator)publicclassTriangleFactoryextendsShapeFactory{@OverridepublicShapecreateShape(){returnnewTriangle();}}

客户端代码现在变得非(fei)常(chang)简(jian)洁：

//客户端代码ShapeFactoryfactory=newCircleFactory();factory.drawShape();//创建(jian)并绘制圆(yuan)形(xing)ShapeFactoryfactory2=newSquareFactory();factory2.drawShape();//创建并绘制方形

工厂方法(fa)模式的优点：

符合开闭原则（OCP）：当需要添加新的产品(pin)类型时，只(zhi)需要创建一(yi)个新的(de)具体工厂类，而无需修改已有的工厂类(lei)和(he)客户端代码。这极大地提高了代码的可扩展性。实现了创建与使用分离：客户端代码与具体产品(pin)类和具体工厂类分离，提高了代码的灵活性。单一职责(ze)原(yuan)则：每个具体工厂类只负责创建一(yi)种产(chan)品。

工厂方法模式的缺点：

类的数量增加：每增加一种产品，就需(xu)要增加一个具体的工厂类。当产品种类非常多时，类的数量可能会急剧增加，带来一定的(de)管理负担。引入了额外的复(fu)杂度：相对于简单工厂，工厂方法模式引入了抽象工厂和具体工厂的概念，需要更深入的理解。

工厂方法模式的应用场景：

工厂方法模式非常适合(he)在以下场景使用：

当一个类不知道它需要创建的对象的具体类时。当一个类希望由其子类来创建对象时。当你希(xi)望通(tong)过引入新的子类来(lai)扩展框架的功能，而无需修改(gai)框架的核心(xin)代码时。

工厂方法就像是(shi)为每一种产品都配备了一台专属的、高度自动化的生产线。这样做的好处是，当你想要生产新产品时，只需要“上线”一条新的生产线即可，而不会干扰到现有(you)的生产。虽然初期需要为每种(zhong)产品设计一条(tiao)生产线，但长远来看，这会大大提高生产效率(lv)和系统的(de)可维护性。

抽象(xiang)工厂——“家(jia)族式生产流水线”

在经历了“万能组装师傅”和“专属生产流水线”之后，我们终于迎来了工厂模式的“集大成者”——抽象工厂模(mo)式（AbstractFactory）。如果说工厂方法是生产单一产品线的专家，那么抽象工厂则是一个“家族式”的生产专家，它能够生产一系列相关联的产品。

它的核心思想是什么？

抽象工厂模式提供一个创建一系列相关或依赖对象的接口，而无需指定它们的具体类。它通过(guo)定义一系列抽象的“工厂方法”，让具体的工厂类负责实现这些方法，从而创建(jian)一系列具体的产品。

场景举例：

想象一下，我们要开发一个跨平(ping)台的GUI工具包，需要支持Windows和Mac两种风格的界面。每种风格的界面都有相应的按钮、文(wen)本框和复选框。

使用抽象工厂模式：

我们首先定义一系列抽象产品接口：

//AbstractButton.javainterfaceButton{voidrender();}//AbstractTextBox.javainterfaceTextBox{voidrender();}//AbstractCheckBox.javainterfaceCheckBox{voidrender();}

然后，为每种平(ping)台创建具体的产(chan)品实现：

//WindowsButton.javaclassWindowsButtonimplementsButton{@Overridepublicvoidrender(){System.out.println("RenderingWindowsButton");}}//MacButton.javaclassMacButtonimplementsButton{@Overridepublicvoidrender(){System.out.println("RenderingMacButton");}}//...其他产品的具体实现(TextBox,CheckBox)

接着，我(wo)们(men)定义抽象工厂接口，其中包(bao)含创建各种产品的工厂方(fang)法：

//GUIFactory.java(AbstractFactory)interfaceGUIFactory{ButtoncreateButton();TextBoxcreateTextBox();CheckBoxcreateCheckBox();}

创建具体的工厂类，每个工厂类负责生产一种风格的产品(pin)家族：

//WindowsFactory.java(ConcreteFactory)classWindowsFactoryimplementsGUIFactory{@OverridepublicButtoncreateButton(){returnnewWindowsButton();}@OverridepublicTextBoxcreateTextBox(){returnnewWindowsTextBox();//假设已实现}@OverridepublicCheckBoxcreateCheckBox(){returnnewWindowsCheckBox();//假设已实现}}//MacFactory.java(ConcreteFactory)classMacFactoryimplementsGUIFactory{@OverridepublicButtoncreateButton(){returnnewMacButton();}@OverridepublicTextBoxcreateTextBox(){returnnewMacTextBox();//假设已实现}@OverridepublicCheckBoxcreateCheckBox(){returnnewMacCheckBox();//假设已实现}}

客户(hu)端代码只需选择对应的工厂，就可以获得一组协调一致的产品：

//客户端代码GUIFactoryfactory=newWindowsFactory();//或者newMacFactory();Buttonbutton=factory.createButton();TextBoxtextBox=factory.createTextBox();CheckBoxcheckBox=factory.createCheckBox();button.render();textBox.render();checkBox.render();

抽象(xiang)工厂(chang)模式的优点：

强制组合一致性：抽象工厂确保了创建的(de)产品是相互(hu)兼容的，因为它们(men)都来自同一个工厂。这有助于避(bi)免因为产品组合不当而产生的错误。易于替换产品家族：当需要更换整(zheng)个产品家族（例如，从Windows风(feng)格切换到Mac风格）时，只需要更换具体(ti)的工厂类即可，而无需修改客户端代码。

封装了产品(pin)族的(de)创建过程：客户端代码与具体产品类和具体工厂类分离。

抽象工厂模式的缺点：

难以添加新的产品类型：如果需要在产品家族中添加新的产品类型（例如，增加(jia)一个“菜单”组件），就(jiu)需要修改抽象工(gong)厂接口，并要求所有具体的工厂类都实现新的(de)工(gong)厂方法。这会破坏(huai)开闭原则。类的数(shu)量增加(jia)：同样，产品种类越多，工厂类和产品类的数(shu)量也会越多(duo)。

抽象工厂模式的应用场景：

抽象工厂(chang)模(mo)式非常适合在以下(xia)场景使用：

当(dang)一个系统不依赖于用户创建产品，而只依赖于产品的具体类时。当一个系统需要一系(xi)列相关联(lian)的(de)产品对象，并且这些产品对象必须一起使(shi)用时。当你想提供一个产品库，但又不想暴(bao)露其内部实现，并且希望允(yun)许用户选择这个库的一个具体实现时。当需要创建跨(kua)平台的应用程序(xu)时。

抽象工厂就像是一个“生产家族”的总代理。它负责协调和管理整个产品家(jia)族的生产，确保生产出来(lai)的产(chan)品(pin)（比如同一风格的(de)按钮、文本框、复选框）能够完美地协同(tong)工(gong)作。当你想要切换到另一个“家族(zu)”（比如(ru)切换界面风格），只需要换一个总代理即可。唯(wei)一的(de)挑战是，如果这个家族突然要增加一个全新的产品种类，那所有的总代理和(he)生产线都得跟着更新，这有点反“易扩展”的原则。

总结：三驾马车，各显神通

简单工厂：“万能组装师傅”，代码简洁，适合产品种类不(bu)多且变化不频繁的场景。缺点是工厂职责过重，不符合开闭原则。工厂(chang)方法：“专属生产流水线(xian)”，将创建逻辑委托给子类，符合开闭原则，可扩展性强。缺点是类的数量可能增(zeng)多。抽象工厂：“家族式生产流水线”，创建一系列相关联的产品，保证了(le)产品族的一致性。

缺(que)点是添加新产品类型比较困难。

这“三驾马车”各有千秋，选择哪种模式，取决于你的具体业务需求和对系统可扩(kuo)展性的要求。理解它们的原理和应用场景，能帮助我们写出更加灵活、健(jian)壮、易于维护(hu)的代码，让你的程序真正拥有“工厂般”的(de)效率和智(zhi)慧！希望这篇文章能让你对这几种(zhong)工厂模式有了(le)更清(qing)晰的认识。