Java设计模式：Simple Factory(简单工厂)模式

概念定义

简单工厂(Simple Factory)模式，又称静态工厂方法(Static Factory Method)模式，即定义一个工厂类，根据传入的不同参数创建不同的产品实例，这些实例对象具有共同的父类或接口。

应用场景

• 需要创建的产品对象较少，否则工厂逻辑会过于复杂。
• 客户端只关心产品的接口，而不关心对象的具体创建过程。

示例代码

简单工厂模式由一个工厂类、一个产品接口(或抽象类)和一组实现该接口的具体产品组成。这个工厂类根据传入的参数创造一个具体的产品实现类，并向上转型为接口作为结果返回。

本节通过一个"喜闻乐见"的豪车系列，展示简单工厂模式的实现。示例代码如下：

// 产品接口 //
public interface ICar { // 抽象类无法多重继承，而接口支持多实现，扩展性更好
    void drive();
}
// 若干具体的产品 //
public class Bmw implements ICar {
    @Override
    public void drive() { System.out.println("drive a Bmw"); }
}
public class Benz implements ICar {
    @Override
    public void drive() { System.out.println("drive a Benz"); }
}
public class Audi implements ICar {
    @Override
    public void drive() { System.out.println("drive a Audi"); }
}
// 工厂类 //
public class SimpleFactory {
    private SimpleFactory() {}
    public static ICar create(String car) { // 工厂不需要有状态，因此创造产品的方法是静态的
        if ("Bmw".equalsIgnoreCase(car)) {
            return new Bmw(); // 后续可在工厂里变更产品类名、构造方法参数甚至实例化方式
        } else if ("Benz".equalsIgnoreCase(car)) {
            return new Benz();
        } else if("Audi".equalsIgnoreCase(car)) {
            return new Audi();
        } else {
            return null;
        }
    }
}

客户端通过SimpleFactory.create("BMW").drive()即可创建Bmw实例并调用其drive()方法。

如注释所示，工厂类封装了产品对象的创建过程，从而可在客户端不感知的情况下修改产品的创建方式。例如，若产品类实现了Cloneable接口，就可以在工厂中用(ICar)Bmw.clone()替代new Bmw()。

此外，还可以通过枚举甚至注解实现简单工厂模式。以枚举实现为例：

public enum EnumCarFactory {
    BMW {
        @Override
        public ICar create() { return new Bmw(); }
    },
    BENZ {
        @Override
        public ICar create() { return new Benz(); }
    },
    AUDI {
        @Override
        public ICar create() { return new Audi(); }
    };

    public abstract ICar create(); // abstract修饰方法，强制每个枚举实现该方法
}

客户端通过EnumCarFactory.AUDI.create().drive()或EnumCarFactory.valueOf("AUDI").create().drive()，即可创建Audi实例并调用其draw()方法。

注意，以上实现并不符合开放-封闭原则(对扩展开放，对修改关闭)。例如新增产品时，SimpleFactory工厂内需要添加分支条件，EnumCarFactory工厂内则要添加对应的枚举定义。这一缺陷可以通过反射机制来避免：

public class EnhancedSimpleFactory {
    private EnhancedSimpleFactory() {}
    public static <T> T create(Class<? extends T> clazz) {
        T obj = null;
        try {
            obj = (T) Class.forName(clazz.getName()).newInstance();
        } catch (ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return obj;
    }
}

客户端通过EnhancedSimpleFactory.create(Benz.class).drive()，即可创建Benz实例并调用其draw()方法。

注意，EnhancedSimpleFactory.create(clazz)的入参类路径也可来自配置文件、数据库等，因此更具灵活性。

模式优缺点

简单工厂模式的优点如下：

• 解耦：将对象的创建和使用过程分开(客户端只接触产品接口)，降低对象和客户端的耦合关系。
• 降低代码重复: 将创建对象的过程集中于工厂内部，当创建对象较为复杂且频繁创建时，可以减少重复性代码。
• 降低维护成本：创建过程由工厂统一管理，当业务逻辑变更时在工厂里修改即可，而无需逐个修正所有需要创建对象的地方。

缺点如下：

• 简单工厂使用静态工厂方法，静态方法不能被继承和重写，因此工厂角色无法形成基于继承的等级结构。
• 简单工厂容易违背开放-封闭原则(虽然可以通过反射机制改善)，可能导致工厂逻辑过于复杂。
• 工厂类集中负责所有产品对象的创建逻辑，一旦工厂不能正常工作，整个系统都会受到影响。

业界实践

随处可见……