面试笔记——工厂模式（简单工厂、工厂方法模式、抽象工厂模式）

场景需求：设计一个咖啡店点餐系统。设计一个咖啡类（Coffee），并定义其两个子类（美式咖啡【AmericanCoffee】和拿铁咖啡【LatteCoffee】）；再设计一个咖啡店类（CoffeeStore），咖啡店具有点咖啡的功能。

在不使用工厂模式情况下，类设计如下：
在这里插入图片描述
以上类图中的符号表示：

+：表示public
-：表示private
#：表示protected
泛化关系(继承) 用带空心三角箭头的实线来表示
实现关系 用带空心的三角箭头的虚线来表示
依赖关系 使用带箭头的虚线来表示
类图的分成三部分：第一部分——类的名称；第二部分——类的属性；第三部分——类的方法，方法的“：”后面表示方法的返回值类型

简单工厂模式

简单工厂包含如下角色：

抽象产品：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能。
具体产品：实现或者继承抽象产品的子类，每种具体产品都有自己的特点。
具体工厂：提供了创建产品的方法，调用者通过该方法来获取产品。

简单工厂模式下的类实现：
在这里插入图片描述
CoffeeStore不再关注创建咖啡的类型，创建咖啡的具体实现交给SimpleCoffeeFactory。

简单工厂模式的主要优点：

封装性：客户端代码不需要知道创建对象的具体类，只需要知道相应的参数即可，这降低了客户端代码与具体实现之间的耦合度。
集中管理：所有的对象创建逻辑都集中在工厂类中，便于管理和维护。
易于扩展：当需要添加新的产品类型时，只需要在工厂类中添加新的逻辑，而不需要修改客户端代码。

简单工厂模式的缺点：

违反开闭原则：当添加新的产品类型时，需要修改工厂类，这违反了开闭原则（软件工程原则之一，即软件实体应当是可扩展，而不可修改的）。
工厂类职责过重：随着产品类型的增多，工厂类的职责可能会变得过于繁重，这可能导致代码的可读性和可维护性下降。
类型安全问题：由于工厂方法通常使用字符串参数来确定要创建的对象类型，这可能导致类型安全问题，比如传入无效的参数。

工厂方法模式

工厂方法模式的主要角色：

抽象工厂（Abstract Factory）：提供了创建产品的接口，调用者通过它访问具体工厂的工厂方法来创建产品。
具体工厂（Concrete Factory）：主要是实现抽象工厂中的抽象方法，完成具体产品的创建。
抽象产品（Product）：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能。
具体产品（Concrete Product）：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间一一对应。

工厂方法模式下类的具体设计：
在这里插入图片描述
Coffee类是抽象产品角色；AmericanCoffee和LatteCoffee类是具体产品角色；CoffeeFactory是抽象工厂角色，定义了创建产品的规范；AmericanCoffeeFactory和LatteCoffeeFactory是具体工厂角色。

此设计模式下的调用关系：
在这里插入图片描述
为了便于理解，CoffeeStore的代码如下：

public class CoffeeStore {

    public static void main(String[] args) {
        //可以根据不同的工厂，创建不同的产品
        CoffeeStore coffeeStore = new CoffeeStore(new LatteCoffeeFactory());
        Coffee latte = coffeeStore.orderCoffee();
        System.out.println(latte.getName());
    }

    private CoffeeFactory coffeeFactory;

    public CoffeeStore(CoffeeFactory coffeeFactory){
        this.coffeeFactory = coffeeFactory;
    }


    public Coffee orderCoffee(){
        Coffee coffee = coffeeFactory.createCoffee();
        //添加配料
        coffee.addMilk();
        coffee.addSuqar();
        return coffee;
    }
}