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【设计模式笔记10】：简单工厂模式示例 - 详解

news 2026/3/27 2:16:37

文章目录

- - 简单工厂模式示例
  - - 示例1：电视机工厂
    - 示例2：图表库工厂
  - 在JDK中的应用：`java.util.Calendar`

简单工厂模式示例

示例1：电视机工厂

// 角色1: 抽象产品 (Product)
// 定义电视机的通用行为：播放
interface Product {
public void play();
}
// 角色2: 具体产品A (ConcreteProductA)
// 海尔电视机
class ConcreteProductA implements Product {
@Override
public void play() {
System.out.println("海尔电视机播放中......");
}
}
// 角色2: 具体产品B (ConcreteProductB)
// 海信电视机
class ConcreteProductB implements Product {
@Override
public void play() {
System.out.println("海信电视机播放中......");
}
}
// 角色3: 工厂类 (Factory)
class Factory {
// 提供生产产品的静态方法
public static Product produce(String brand) throws Exception {
if (brand.equalsIgnoreCase("Haier")) {
System.out.println("电视机工厂生产海尔电视机！");
return new ConcreteProductA();
} else if (brand.equalsIgnoreCase("Hisense")) {
System.out.println("电视机工厂生产海信电视机！");
return new ConcreteProductB();
} else {
// 对于无法生产的品牌，抛出异常
throw new Exception("对不起，暂不能生产该品牌电视机！");
}
}
}

客户端调用:

// 测试类 (客户端)
public class SimpleFactory {
public static void main(String[] args) {
try {
// 客户端向工厂请求产品，只需要提供品牌名
Product tv = Factory.produce("Haier");
// 客户端直接使用产品，无需关心其具体类型和创建过程
tv.play();
// 更换品牌也只需修改参数
// Product tv2 = Factory.produce("Hisense");
// tv2.play();
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
}
}

运行效果:

电视机工厂生产海尔电视机！
海尔电视机播放中......

示例2：图表库工厂

背景需求:
- Sunny软件公司要开发一套图表库，提供柱状图、饼状图、折线图等不同外观的图表。
- 设计目标是为应用系统开发者提供一套灵活易用的图表库，并且可以较为方便地对图表库进行扩展，以便将来增加新类型的图表。

初始设计 (反面教材):

最初，可能将所有图表的创建和显示逻辑都耦合在一个Chart类中。

// 违反单一职责和开闭原则的设计
public class Chart {
private String type; // 图表类型
// 构造函数中根据类型进行不同的初始化
public Chart(Object[][] data, String type) {
this.type = type;
if (type.equalsIgnoreCase("histogram")) {
// 初始化柱状图
} else if (type.equalsIgnoreCase("pie")) {
// 初始化饼状图
} else if (type.equalsIgnoreCase("line")) {
// 初始化折线图
}
}
// 显示方法中根据类型进行不同的显示
public void display() {
if (this.type.equalsIgnoreCase("histogram")) {
// 显示柱状图
} else if (this.type.equalsIgnoreCase("pie")) {
// 显示饼状图
} else if (this.type.equalsIgnoreCase("line")) {
// 显示折线图
}
}
}

问题分析: 这个Chart类职责过重，既负责创建（初始化）又负责显示。而且，每当需要增加一种新的图表类型时，都必须修改这个类的构造函数和display方法，违反了开闭原则。

使用简单工厂模式重构:
- 模式角色分析:
  - 抽象产品 (Product): Chart 接口，定义所有图表都必须具备的 display() 方法。
  - 具体产品 (ConcreteProduct): HistogramChart, PieChart, LineChart 等类，分别实现Chart接口，负责各自图表的具体显示逻辑。
  - 工厂 (Factory): ChartFactory 类，提供一个静态方法 getChart(String type)，根据传入的类型字符串创建并返回具体的图表对象。

重构后代码实现:

// 抽象产品：Chart接口
public interface Chart {
public void display();
}
// 具体产品：HistogramChart, PieChart, LineChart 类（代码略，各自实现display方法）
// 工厂类：ChartFactory
public class ChartFactory {
// 静态工厂方法
public static Chart getChart(String type) {
Chart chart = null;
if (type.equalsIgnoreCase("histogram")) {
chart = new HistogramChart();
System.out.println("初始化设置柱状图！");
} else if (type.equalsIgnoreCase("pie")) {
chart = new PieChart();
System.out.println("初始化设置饼状图！");
} else if (type.equalsIgnoreCase("line")) {
chart = new LineChart();
System.out.println("初始化设置折线图！");
}
return chart;
}
}

客户端调用:

class Client {
public static void main(String[] args) {
Chart chart;
// 客户端通过工厂获取实例，实现了创建和使用的分离
chart = ChartFactory.getChart("line");
chart.display(); // 调用产品的功能
}
}

运行效果:

初始化设置折线图！
显示折线图！

在JDK中的应用：`java.util.Calendar`

简单工厂模式（静态工厂方法）在Java的JDK源码中也有广泛应用。一个典型的例子就是java.util.Calendar类。

源码分析:

我们获取Calendar实例时，并不是通过new Calendar()（Calendar是抽象类，无法直接new），而是通过调用它的静态方法 Calendar.getInstance()。

import java.util.Calendar;
public class Factory {
public static void main(String[] args) {
// getInstance() 就是一个静态工厂方法
Calendar cal = Calendar.getInstance();
System.out.println("年: " + cal.get(Calendar.YEAR));
// 月份从0开始，需要+1
System.out.println("月: " + (cal.get(Calendar.MONTH) + 1));
System.out.println("日: " + cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
}
}

内部机制:
- getInstance() 方法会根据系统当前的区域设置（Locale）和时区（TimeZone）等信息，在内部决定具体创建并返回哪一个Calendar的子类实例（例如，在大多数情况下是GregorianCalendar）。
- 这样，客户端代码完全不需要关心底层具体使用的是哪种日历实现，只需要与Calendar这个抽象类进行交互即可。这极大地提高了代码的灵活性和可维护性。