模式动机
在上文中，我们了解到简单工厂模式的动机，优点与缺点。简单工厂模式中，工厂类担负的责任过重，如果要新增具体产品就必须对工厂类进行重新实现，没有满足开闭原则。
在工厂方法中，创建了工厂的抽象类，当需要新增具体产品时，只需要针对相应的具体产品新增对应的工厂类即刻。
模式定义
工厂方法模式(Factory Method Pattern)又称为工厂模式，也叫虚拟构造器(Virtual Constructor)模式或者多态工厂(Polymorphic Factory)模式，它属于类创建型模式。在工厂方法模式中，工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口，而工厂子类则负责生成具体的产品对象，这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成，即通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品类。
模式结构
工厂方法模式包含如下角色：
- Product：抽象产品
- ConcreteProduct：具体产品
- Factory：抽象工厂
- ConcreteFactory：具体工厂
如上图，创建一个具体产品对象时，需要调用ConcreteFactory对象。ConcreteFactory对象是工厂类Factory的实现类，且该类实现Product创建依赖于ConcreteProduct类，而ConcreteProduct类又是抽象类Product的实现类。
时序图（时序图理解不透彻，可能有错误）
main方法调用工厂方法factoryMethod()，返回Product类（这是个同步消息）。factoryMethod()方法的实现需要调用ConcreteFactory类，然后执行create方法（这是一个异步消息），create()方法需要调用ConcreteProduct类，创建了Product类。随后Product类可以调用use()方法。
代码分析
//抽象产品类
abstract class Product {
public Product(){
}
}
//具体产品
public class ProductCar extends Product {
public ProductCar (){
System.out.println("建造了一辆汽车");
}
}
public class ProductBike extends Product{
public ProductBike(){
System.out.println("建造了一辆自行车");
}
}
//抽象工厂类
abstract class Factory {
public Product createProduct() {
return null;
}
}
//具体工厂类
public class CarFactory extends Factory {
@Override
public Product createProduct() {
return new ProductBike();
}
}
public class BikeFactory extends Factory{
@Override
public Product createProduct() {
return new ProductBike();
}
}
模式分析
工厂模式方法是简单工厂模式的进一步推广，由于使用了面向对象的多态性，工厂方法模式保留了简单工厂模式的优点，同时通过实现抽象工厂类，克服了简单工厂方法工厂类担责过重牵一发动全身的情况，使得模式更符合开闭原则。
工厂方法模式的优缺点
优点
继承了简单工厂方法的优点，例如：
- 用户只需要关心所需要的创建对象的工厂方法即可。无需关心创建细节
同时： - 使用了面向对象的多态性，具体工厂类拥有共同的抽象工厂类，具体产品类拥有共同的抽象产品类，使得工厂能够灵活的确定创建何种产品对象。
- 新增产品时，无需修改既有的工厂类产品类，只需要添加一个相应的具体工厂类与具体产品类即可。
缺点
- 新增产品时，需要额外编写具体工厂类，具体工厂类与具体产品类成对增加，增加了系统的复杂性。
- 由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度，且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术，增加了系统的实现难度。
适用情况
在以下情况下可以使用工厂方法模式：
- 一个类不知道它所需要的对象的类客户端需要知道创建具体产品的工厂类。
- 一个类通过其子类来指定创建哪个对象：在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展。
- 将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。
模式扩展
- 使用多个工厂方法：可定义多个抽象工厂，具体工厂可以根据需要不同的抽象工厂类
- 产品对象的重复使用：工厂对象可以将已创建的产品存储起来，实现对存在的产品反复使用。
- 多态性的丧失和模式的退化：如果只有一个具体工厂，抽象工厂就可以省略，此时工厂方法发生退化。当只有一个具体工厂，在具体工厂中可以创建所有的产品对象，并且工厂方法设计为静态方法时，工厂方法模式就退化成简单工厂模式。
总结
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工厂方法模式又称为工厂模式，它属于类创建型模式。在工厂方法模式中，工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口，而工厂子类则负责生成具体的产品对象，这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成，即
通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品类。 -
工厂方法模式包含四个角色：抽象产品是定义产品的接口，是工厂方法模式所创建对象的超类型，即产品对象的共同父类或接口；具体产品实现了抽象产品接口，某种类型的具体产品由专门的具体工厂创建，它们之间往往一一对应；抽象工厂中声明了工厂方法，用于返回一个产品，它是工厂方法模式的核心，任何在模式中创建对象的工厂类都必须实现该接口；具体工厂是抽象工厂类的子类，实现了抽象工厂中定义的工厂方法，并可由客户调用，返回一个具体产品类的实例。
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工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象和推广。由于使用了面向对象的多态性，工厂方法模式保持了简单工厂模式的优点，而且克服了它的缺点 -
在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有产品的创建，而是将具体创建工作交给子类去做。这个核心类仅仅负责给出具体工厂必须实现的接口，而不负责产品类被实例化这种细节，这使得工厂方法模式可以允许系统在不修改工厂角色的情况下引进新产品。
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工厂方法模式的主要优点是
增加新的产品类时无须修改现有系统，并封装了产品对象的创建细节，系统具有良好的灵活性和可扩展性；其缺点在于增加新产品的同时需要增加新的工厂，导致系统类的个数成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂性。 -
工厂方法模式适用情况包括：一个类不知道它所需要的对象的类；一个类通过其子类来指定创建哪个对象；将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定。