【Java设计模式】系列二：工厂方法模式

前言

在简单工厂模式中，只提供了一个工厂类，该工厂类对产品类进行实例化，按照设定的处理逻辑，需求化的实例化哪一个产品类。简单工厂模式最大的缺点是当有新产品加入到系统中时，必须修改工厂类，加入必要的处理逻辑，这就违背了七大原则中的“开闭原则”。在简单工厂模式中，所有的产品都是由同一个工厂创建，工厂职责较重，业务逻辑较为复杂，具体产品与工厂类之间的耦合度较高，严重影响了系统的灵活性和可扩展性，而工厂方法基于上述缺点得以优化。

工厂方法模式

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。定义一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。

工厂模式包含如下具体角色：

Product： 抽象产品，定义产品的规范，描述产品的具体特性和功能。
ConcreteProduce： 具体产品，实现抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建。
Factory： 抽象工厂，提供创建产品的接口，调用者通过访问具体工厂方法的来创建产品。
ConcreteFactory： 具体工厂，主要实现抽象工厂中的抽象方法，完成具体产品的实例化。

代码示例： 生产汽车案例
创建汽车生产的抽象类（Product：抽象产品角色）

package com.designMode;

/**
 * @Author:bnli
 * @Date:2020/2/8 10:19
 */
public abstract class Care {
    public abstract void produceCar();
}

创建生产路虎揽胜的类（ConcreteProduct：具体产品角色）

package com.designMode;

/**
 * @Author:bnli
 * @Date:2020/2/8 10:25
 */
public class LuhuCar extends Car {
    @Override
    public void produceCar() {
        System.out.println("生产路虎揽胜汽车！");
    }
}

创建生产大众途锐的类（ConcreteProduct：具体产品角色）

package com.designMode;

/**
 * @Author:bnli
 * @Date:2020/2/5 10:27
 */
public class DazCar extends Car {
    @Override
    public void produceCar() {
        System.out.println("生产大众途锐汽车！");
    }
}

创建抽象工厂类（Factory：抽象工厂）

package com.designMode;

/**
 * @Author:bnli
 * @Date:2020/2/8 10:30
 */
public abstract class AcarFactory {
    public abstract Car getCarFactory();
}

创建路虎揽胜工厂类（ConcreteFactory：具体工厂）

package com.designMode;

/**
 * @Author:bnli
 * @Date:2020/2/8 10:35
 */
public class LuhuaFactory extends AcarFactory {
    public Car getCarFactory() {
        return new LuhuCar();
    }
}

创建大众途锐工厂类（ConcreteFactory：具体工厂）

package com.designMode;

/**
 * @Author:bnli
 * @Date:2020/2/8 10:37
 */
public class DazFactory extends AcarFactory {
    public Car getCarFactory() {
        return new DazCar();
    }
}

创建测试类：

package com.designMode;

/**
 * @Author:bnli
 * @Date:2020/2/8 10:50
 */
public class TestCarT {
    public static void main(String[] args) {
        LuhuaFactory luhuaFactory = new LuhuaFactory();
        Car carl = luhuaFactory.getCarFactory();
        carl.produceCar();

        DazFactory dazFactory = new DazFactory();
        Car card = dazFactory.getCarFactory();
        card.produceCar();
    }
}

测试结果：
在这里插入图片描述
转成UML图：

工厂方法模式分析总结：

如需拓展其他产品类，只需在最外层添加，不会修改核心代码，符合“符合开闭原则”，解决简单工厂模式的缺点。

工厂方法模式就是对简单工厂模式的改进（或者进一步的抽象），将工厂抽象成两层，AbstractFactory（抽象工厂）和具体实现的工厂子类，程序可以根据创建对象的类型使用对应的工厂子类创建对象。这样讲单个的简单工厂类变成工厂簇，更有利于代码的维护和扩展。

优点与缺点对比：

优点：

基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够使工厂可以自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象得细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以称之为多态工厂模式，是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。
使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无须修改客户端，也无须修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了。这样，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”。

缺点：

拓展新产品时，需要重新编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。
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。

应用场景：
比如 java.util.Collection 接口的iterator()、Java 消息服务JMS(Java Messaging Service) 、JDBC 中的工厂方法等。

工厂方法模式的适用环境：

一个类不知道它所需要的对象的类：在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体的产品对象由具体工厂类创建；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。

工厂方法模式扩展：

使用多个工厂方法： 在抽象工厂角色中可以定义多个工厂方法，从而使具体工厂角色实现这些不同的工厂方法，这些方法可以包含不同的业务逻辑，以满足对不同的产品对象的需求。
产品对象的重复使用： 工厂对象将已经创建过的产品保存到一个集合（如数组、List 等）中，然后根据客户对产品的请求，对集合进行查询。如果有满足要求的产品对象，就直接将该产品返回客户端；如果集合中没有这样的产品对象，那么就创建一个新的满足要求的产品对象，然后将这个对象在增加到集合中，再返回给客户端。
多态性的丧失和模式的退化： 如果工厂仅仅返回一个具体产品对象，便违背了工厂方法的用意，发生退化，此时就不再是工厂方法模式了。一般来说，工厂对象应当有一个抽象的父类型，如果工厂等级结构中只有一个具体工厂类的话，抽象工厂就可以省略，也将发生了退化。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。

能先森

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