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【设计模式笔记10】：简单工厂模式示例

news 2025/11/1 16:35:26

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

接续上一节的电视机场景，我们来看一个完整的代码实现。

代码实现:

// 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 {@Overridepublic 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 {@Overridepublic 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+1System.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。