跟着ChatGPT学习设计模式 - 工厂模式-数字星空

1. 前言

在工作过程中，越发觉得设计模式的重要性。经常会有人说工作5年的人，大学生随便培训1-2月也能做同样的工作，没错，大学生的确可以做。

但其写的代码，可维护性、可扩展性、添加新功能时方便还是简单。甚至是软实力的表现，如何沟通、如何推进项目进展、如何做项目排期，其实都是应届生所不具备的。（当然工作5年的人和大学生没不一样的，那你就应该被社会所淘汰，不裁你，裁谁呢）

大家不需要趾高气昂，但也不必要妄自菲薄。

针对此，我出了《跟着ChatGPT学习设计模式》系列，欢迎大家点赞收藏转发，今天我们学习工厂模式。包括：简单工厂模式、工厂模式、抽象工厂模式

2. 简单工厂模式

Q: 请你详细解释一下简单设计工厂模式，回答要简洁，让小朋友也能听懂那种

什么是简单工厂模式？

简单工厂模式是一种设计模式，它通过一个专门的类来负责创建其他类的实例。这个专门的类通常被称为“工厂类”。简单工厂模式的主要目的是将对象的创建过程封装起来，使得客户端代码不需要知道具体的创建细节。

为什么需要简单工厂模式？

简化对象创建：客户端代码不需要知道如何创建对象，只需要知道如何使用它们。
提高代码可维护性：如果需要更改对象的创建方式，只需要修改工厂类，而不需要修改客户端代码。
减少重复代码：将对象创建的逻辑集中在一个地方，避免在多个地方重复相同的创建代码。

举个生活中的例子

想象一下，你有一个玩具店，这个玩具店可以生产不同种类的玩具，比如小汽车、洋娃娃和积木。你只需要告诉店员你想要哪种玩具，店员就会帮你拿出来。

店员：相当于工厂类。
玩具：相当于需要创建的对象。
你告诉店员你想要的玩具类型：相当于客户端代码请求工厂类创建对象。

具体步骤

定义产品：首先，你需要定义各种玩具，比如小汽车、洋娃娃和积木。
创建工厂类：然后，你需要创建一个工厂类，这个类有一个方法可以根据你提供的玩具类型来创建相应的玩具。
使用工厂类：最后，你在需要玩具的时候，只需要调用工厂类的方法，告诉它你想要哪种玩具，它就会返回相应的玩具给你。

优点

简化客户端代码：客户端代码不需要知道如何创建对象，只需要知道如何使用它们。
集中管理对象创建：将对象创建的逻辑集中在一个地方，便于管理和维护。
灵活性高：可以很容易地添加新的玩具类型，只需要修改工厂类，而不需要修改客户端代码。

缺点

单一职责原则：工厂类可能会变得复杂，因为它需要处理所有对象的创建逻辑。
不支持扩展：如果需要添加新的玩具类型，必须修改工厂类的代码，这违反了开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。

总结

简单工厂模式就像一个玩具店的店员，你告诉他你想要什么玩具，他就会帮你拿出来。这样你就不需要自己去找这些玩具了，只需要专注于玩就好了。

希望这个解释对你有帮助！如果还有其他问题，尽管问吧。

Q: 那么请用代码实现以下

public interface Animal {  
    void speak();  
}

public class Cat implements Animal {
    @Override
    public void speak() {
        System.out.println("Cat speak!");
    }
}

public class Dog implements Animal {
    @Override
    public void speak() {
        System.out.println("Dog speak!");
    }
}

public class AnimalFactory {
    // 在实际开发中可以使用ApplicationContext 配合@PostConstruct，来获取Animal的所有实现类
    private static Map<String, Animal> map = new HashMap<>();

    static {
        map.put("dog", new Dog());
        map.put("cat", new Cat());
    }

    public static Animal createAnimal(String type) {
        if (map.containsKey(type)) {
            return map.get(type);
        }
        throw new IllegalArgumentException("Unknown animal type");
    }

}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        // 一般创建dog还是cat，一般可以用type来判断，每个类都有一个type
        // 或者根据配置，环境变量读取等等都可以
        Animal dog = AnimalFactory.createAnimal("dog");
        dog.speak();

        Animal cat = AnimalFactory.createAnimal("cat");
        cat.speak();
    }
}

简单工厂模式就是只有一个factory，根据产品的type来创建不同类型的产品，适用于创建简单的产品。这有是我们在代码中非常常用的一种策略模式，尤其是配合spring来使用，可以达到意想不到的效果。

3. 工厂模式

Q: 那工厂模式呢，请给出详细的解释

什么是工厂模式？

工厂模式是一种创建型设计模式，它定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法让类的实例化推迟到子类。

为什么需要工厂模式？

解耦：将对象的创建和使用分离，客户端代码不需要知道具体的创建细节。
扩展性：可以通过添加新的子类来扩展产品种类，而不需要修改现有代码。
单一职责原则：每个工厂类只负责创建一种产品，职责单一，代码更清晰。

举个生活中的例子

想象一下，你有一个玩具店，这个玩具店有不同的部门，每个部门负责生产一种特定的玩具，比如小汽车部门、洋娃娃部门和积木部门。你只需要找到相应的部门，他们就会帮你生产出你想要的玩具。

玩具店：相当于工厂接口。
不同的部门：相当于具体的工厂类。
玩具：相当于需要创建的对象。
你找到相应的部门：相当于客户端代码请求具体的工厂类创建对象。

具体步骤

定义产品接口：首先，你需要定义一个玩具接口，所有的玩具都要实现这个接口。
创建具体产品类：然后，你需要创建具体的玩具类，比如小汽车、洋娃娃和积木，这些类都实现了玩具接口。
定义工厂接口：接下来，你需要定义一个工厂接口，这个接口有一个方法用来创建玩具。
创建具体工厂类：然后，你需要创建具体的工厂类，每个工厂类负责创建一种特定的玩具。
使用工厂类：最后，你在需要玩具的时候，只需要调用相应的工厂类的方法，它就会返回相应的玩具给你。

优点

解耦：客户端代码不需要知道具体的创建细节，只需要知道工厂接口。
扩展性：可以通过添加新的具体工厂类来扩展产品种类，而不需要修改现有代码。
单一职责原则：每个工厂类只负责创建一种产品，职责单一，代码更清晰。

缺点

类的数量增加：每增加一种产品，就需要增加一个具体的工厂类，类的数量会增加。
复杂性增加：相比简单工厂模式，工厂模式的结构更复杂，需要定义更多的接口和类。

总结

工厂模式就像一个玩具店的不同部门，每个部门负责生产一种特定的玩具。你只需要找到相应的部门，他们就会帮你生产出你想要的玩具。这样你就不需要自己去创建这些玩具了，只需要专注于使用它们。

希望这个解释对你有帮助！如果还有其他问题，尽管问吧。

Q: 那么请用代码实现以下

public interface AnimalFactory {
    Animal createAnimal();
}

public class CatFactory implements AnimalFactory {
    @Override
    public Animal createAnimal() {
        return new Cat();
    }
}

public class DogFactory implements AnimalFactory {
    @Override
    public Animal createAnimal() {
        return new Dog();
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        AnimalFactory dogFactory = getFactory("dog");
        Animal dog = dogFactory.createAnimal();
        dog.speak();

        AnimalFactory catFactory = getFactory("cat");
        Animal cat = catFactory.createAnimal();
        cat.speak();

    }

    // 一般创建dogFactory还是catFactory，一般可以用type来判断，每个类都有一个type
    // 或者根绝配置，环境变量读取等等都可以
    public static AnimalFactory getFactory(String animalType) {
        if ("dog".equals(animalType)) {
            return new DogFactory();
        } else if ("cat".equals(animalType)) {
            return new CatFactory();
        }
        throw new IllegalArgumentException("Unknown animal type");
    }
}

工厂模式相比于简单工厂模式，它拥有一个AnimalFactory接口，具体每一个产品都有一个工厂。可以生成很复杂的产品，但随之而来的也是膨胀的factory

4. 抽象工厂模式

Q: 那抽象工厂模式呢，请给出详细的解释

什么是抽象工厂模式？

抽象工厂模式是一种创建型设计模式，它提供一个接口，用于创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们具体的类。抽象工厂模式通过组合多个工厂方法来实现更复杂的对象创建。

为什么需要抽象工厂模式？

产品族的概念：当系统需要处理多个产品族时，抽象工厂模式可以提供一个统一的接口来创建这些产品。
解耦：客户端代码不需要知道具体的产品类，只需要知道工厂接口。
一致性：确保同一个产品族中的对象一起使用时是兼容的。

举个生活中的例子

想象一下，你有一个家具店，这个家具店可以生产不同风格的家具，比如现代风格和古典风格。每种风格的家具包括椅子和桌子。你只需要告诉店员你想要哪种风格的家具，店员就会帮你生产出相应风格的椅子和桌子。

家具店：相当于抽象工厂接口。
不同风格的家具部门：相当于具体的工厂类。
椅子和桌子：相当于需要创建的对象。
你告诉店员你想要的家具风格：相当于客户端代码请求具体的工厂类创建对象。

具体步骤

定义产品接口：首先，你需要定义椅子和桌子的接口，所有的椅子和桌子都要实现这些接口。
创建具体产品类：然后，你需要创建具体的椅子和桌子类，比如现代风格的椅子和桌子，古典风格的椅子和桌子，这些类都实现了相应的接口。
定义抽象工厂接口：接下来，你需要定义一个抽象工厂接口，这个接口有方法用来创建椅子和桌子。
创建具体工厂类：然后，你需要创建具体的工厂类，每个工厂类负责创建一种特定风格的椅子和桌子。
使用工厂类：最后，你在需要家具的时候，只需要调用相应的工厂类的方法，它就会返回相应风格的椅子和桌子给你。

优点

产品族的创建：可以方便地创建一系列相关或相互依赖的对象。
解耦：客户端代码不需要知道具体的产品类，只需要知道工厂接口。
一致性：确保同一个产品族中的对象一起使用时是兼容的。

缺点

复杂性增加：相比工厂方法模式，抽象工厂模式的结构更复杂，需要定义更多的接口和类。
扩展困难：如果需要添加新的产品族，需要修改抽象工厂接口及其所有的具体工厂类。

总结

抽象工厂模式就像一个家具店的不同风格部门，每个部门负责生产一种特定风格的家具。你只需要告诉店员你想要哪种风格的家具，他们就会帮你生产出相应风格的椅子和桌子。这样你就不需要自己去创建这些家具了，只需要专注于使用它们。

希望这个解释对你有帮助！如果还有其他问题，尽管问吧。

Q: 那么请用代码实现以下

我们现在不仅有动物，还有食物

public interface AnimalFood {
    void eat();
}

public class CatFood implements AnimalFood {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("Cat is eating cat food.");
    }
}

public class DogFood implements AnimalFood {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("Dog is eating dog food.");
    }
}

public interface AnimalFactory {
    Animal createAnimal();
    AnimalFood createAnimalFood();
}

public class CatFactory implements AnimalFactory {
    @Override
    public Animal createAnimal() {
        return new Cat();
    }

    @Override
    public AnimalFood createAnimalFood() {
        return new CatFood();
    }
}

public class DogFactory implements AnimalFactory {
    @Override
    public Animal createAnimal() {
        return new Dog();
    }

    @Override
    public AnimalFood createAnimalFood() {
        return new DogFood();
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        AnimalFactory catFactory = new CatFactory();
        Animal cat = catFactory.createAnimal();
        AnimalFood catFood = catFactory.createAnimalFood();

        cat.speak();
        catFood.eat();

        //---------------------------------------//

        AnimalFactory dogFactory = new DogFactory();
        Animal dog = dogFactory.createAnimal();
        AnimalFood dogFood = dogFactory.createAnimalFood();

        dog.speak();
        dogFood.eat();
    }
}

抽象工厂可以方便地创建一系列相关或相互依赖的对象，但其类非常膨胀，在开发过程中用到的还是相对来说比较少的。