工厂模式详解：从简单到抽象，Java设计模式实践

工厂模式是软件设计模式中的一种，主要用于解耦合和模块化，通过封装对象的创建过程，使得客户端无需关心具体的产品实现细节。这里主要讨论三种工厂模式：简单工厂模式、工厂方法模式以及抽象工厂模式。 1. **简单工厂模式** - 简单工厂模式的核心在于定义一个静态工厂方法，它根据传入的参数决定创建哪种类型的产品。在提供的代码示例中，`createOperate()` 方法根据操作符字符串来创建对应的运算类实例。例如，`createOperator("/")` 将返回一个除法运算对象。这种模式的优点在于客户端代码简洁，不需要直接引用具体产品类，降低了耦合度。然而，它的缺点是当需要添加新的产品类型时，不仅需要创建新的产品类，还必须修改工厂方法，违背了面向对象设计中的开闭原则——软件应该对扩展开放，对修改关闭。 2. **工厂方法模式** - 工厂方法模式在此模式中，工厂不再直接创建产品，而是定义一个抽象工厂接口或抽象方法，让子类负责具体产品的创建。UML类图显示，每个具体产品对应一个特定的工厂，如N次方类需要一个专门的工厂。相较于简单工厂模式，添加新产品只需增加工厂类和相应的产品类，但客户端可能需要修改以使用新工厂。这样就实现了对扩展的支持，但牺牲了一定的灵活性。 3. **抽象工厂模式** - 抽象工厂模式进一步提升了工厂的抽象级别，提供了一个统一的接口来创建一系列相关的对象，而不仅仅是单一产品。在UML类图中，抽象工厂可以制造多个相关的产品系列，比如微软工厂能生产鼠标和键盘，这些产品还可以细分为不同品牌（惠普、微软等）。每个具体工厂只负责其产品系列，使得代码结构更加清晰，适应性更强。然而，抽象工厂模式下，当需要添加新的产品系列时，同样需要新增工厂和产品，但客户端可能仅需要知道如何使用抽象工厂接口，而不必关心内部细节。 总结来说，工厂模式家族在设计过程中提供了灵活的产品实例化方式，有助于降低复杂性和提高代码的可维护性。通过理解这三种模式的区别和适用场景，开发者可以根据项目需求选择最合适的模式来组织和管理对象的创建过程。