Java设计模式 工厂模式概念解析

定义：工厂模式专门负责将大量有共同接口的类实例化。工厂模式可以动态决定将哪一个类实例化，而不必事先知道每次要实例化哪一个类。

三种形态：

• 简单工厂模式：又称静态工厂方法
• 工厂方法模式：又称多态性工厂模式或虚拟构造子模式
• 抽象工厂模式：又称工具箱模式

简单工厂模式：专门定义一个类来负责其他类的实例，被创建的实例通常具有共同的父类或接口。

适用场景：

• 工厂类负责创建的对象比较少：由于创建的对象比较少，不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂；
• 客户端只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象不关心：客户端既不需要关心创建细节，甚至连类名都不需要记住，只需要知道类型所对应的参数；

优点：

• 工厂类含有必要的逻辑判断，可以决定什么时候创建哪一个产品实例，客户端可以免除直接创建产品对象的责任，而仅仅“消费”产品：简单工厂模式通过这种做法实现了对责任的分割，它提供了专门的工厂类用于创建对象；
• 客户端无需知道所创建的具体产品类的类名，只需要知道具体产品类所对应的参数即可，对于一些复杂的类名，通过简单工厂模式可以减少使用者的记忆量；
• 通过引入配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程序上提高了系统的灵活性。

缺点：

• 由于工厂类集中了所有产品创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响；
• 使用简单工厂模式将会增加系统中类的个数，在一定程度上增加了系统的复杂度和理解难度；
• 系统扩展困难，一旦添加新产品，就不得不修改工厂逻辑，在产品类型较多时有可能造成工厂逻辑过于复杂不利于系统的扩展和维护；
• 简单工厂模式由于使用了静态工厂方法，造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构。

工厂方法模式：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类，工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有的产品的创建，而是将具体创建的工作子类去做，这个核心类则成为了一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂子类必须实现的接口，而不接触哪一个产品类应当被实例化这种细节。

适用场景：

• 一个类不知道它所需要的对象的类：在工厂方法模式中，客户端不需要指定具体产品类的类名，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；客户端只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替换原则，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，客户端在使用时无需关心哪一个工厂子类创建产品，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。

优点：

• 在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏具体产品类将被实例化这一细节，用户只需关心所需产品对应的工厂，无需关心创建细节，甚至无需知道具体产品类的类名；
• 基于工厂角色和产品角色多态性的设计是工厂方法模式的关键，它能够使工厂自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装到具体工厂内部。工厂方法模式，又称为多态性工厂模式，正是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类；
• 使用工厂方法模式在系统中加入新产品时，无需修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无需修改客户端，也无需修改其它的具体工厂和具体产品，而只需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：

• 在添加新产品时，需要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，且在实现时可能需要用到反射机制等技术，增加了系统的实现难度。

抽象工厂模式：提供一个创建一系列或相互依赖的对象的接口，而无需指定它们的具体类。

适用场景：

• 一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节，这对于所有形态的工厂模式都是重要的；
• 一个系统有多于一个产品族，而系统只消费其中某一族产品；
• 同属于同一个产品族的产品是在一起使用的，这一约束必须要在系统的设计中体现出来；
• 系统提供一个产品类的库，所有的产品以相同的接口出现，从而使客户端不依赖于实现；

优点：

• 隔离了具体类的创建，使得用户不需要知道创建的细节；
• 当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能够保证客户端始终只使用一个产品族中的对象；

缺点：

• 添加新的产品对象时，难以扩展抽象工厂以便生成新种类的产品；