[设计模式/Java] 设计模式之工厂方法模式【11】

概述：工厂方法模式 := Factory Method Pattern

工厂模式的3种细分模式： 简单工厂模式 / 工厂方法模式 / 抽象工厂模式

• 工厂模式（Factory Pattern）是 Java 中最常用的设计模式之一

• 其提供了一种创建对象的方式，使得创建对象的过程与使用对象的过程分离。
• 工厂模式提供了一种创建对象的方式，而无需指定要创建的具体类。
• 通过使用工厂模式，可以将对象的创建逻辑封装在一个工厂类中，而不是在客户端代码中直接实例化对象，这样可以提高代码的可维护性和可扩展性。

• 简单工厂模式（Simple Factory Pattern）：

简单工厂模式不是一个正式的设计模式，但它是工厂模式的基础。

它使用一个单独的工厂类来创建不同的对象，根据传入的参数决定创建哪种类型的对象。

• 工厂方法模式（Factory Method Pattern）：

工厂方法模式定义了一个创建对象的接口，但由子类决定实例化哪个类。

工厂方法将对象的创建延迟到子类。

• 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）：

抽象工厂模式提供一个创建一系列相关或互相依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

模式定义 : 工厂方法模式

• 工厂方法模式定义了一个创建对象的接口，但由子类决定实例化哪个类。工厂方法将对象的创建延迟到子类。

模式分析

• 主要解决

接口选择的问题。

• 如何解决

通过让子类实现工厂接口，返回一个抽象的产品。

• 关键代码

对象的创建过程在子类中实现。

适用场景

• 何时使用

当我们需要在不同条件下创建不同实例时。

模型特点

优点

• 扩展性高、更符合开-闭原则

• 如果需要增加新产品，只需扩展一个工厂类即可。
• 新增一种产品时，只需要增加相应的具体产品类和相应的工厂子类即可

相比【简单工厂模式】: 需要修改工厂类的判断逻辑

• 符合单一职责原则 / 屏蔽实现 : 每个具体工厂类只负责创建对应的产品

• 屏蔽了产品的具体实现

相比【简单工厂模式】：其工厂类存在复杂的switch逻辑判断

• 不使用静态工厂方法，可形成基于继承的等级结构

相比【简单工厂模式】：其工厂类使用静态工厂方法

工厂(方法)模式可以说是简单工厂模式的进一步抽象和拓展，在保留了简单工厂的封装优点的同时，让扩展变得简单，让继承变得可行，增加了多态性的体现。

缺点

• 每次增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对应的工厂，使系统中类的数量成倍增加，增加了系统的复杂度和具体类的依赖。

添加新产品时，除了增加新产品类外，还要提供与之对应的具体工厂类，系统类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度；

同时，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；

• 系统的实现难度、理解难度：有所上升

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。

• 更换产品时，客户端仍然需要通过修改代码来实现

虽然保证了工厂方法内的对修改关闭，但对于使用工厂方法的类(Client)，如果要更换另外一种产品，仍然需要修改实例化的具体工厂类；

• 一个具体工厂只能创建一种具体产品

适用场景

• 当一个类不知道它所需要的对象的类时

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；

• 当一个类希望通过其子类来指定创建对象时

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。

模式的组成

• 抽象产品（Abstract Product）：定义了产品的共同接口或抽象类。它可以是具体产品类的父类或接口，规定了产品对象的共同方法。
• 具体产品（Concrete Product）：实现了抽象产品接口，定义了具体产品的特定行为和属性。
• 抽象工厂（Abstract Factory）：声明了创建产品的抽象方法，可以是接口或抽象类。它可以有多个方法用于创建不同类型的产品。
• 具体工厂（Concrete Factory）：实现了抽象工厂接口，负责实际创建具体产品的对象。

模式实现

参见本文档: | 案例：不同工厂生产不同品类的产品

案例实践

案例：不同工厂生产不同品类的产品

需求描述

背景：小成有一间塑料加工厂（仅生产A类产品）；随着客户需求的变化，客户需要生产B类产品；

冲突：改变原有塑料加工厂的配置和变化非常困难，假设下一次客户需要再发生变化，再次改变将增大非常大的成本；

解决方案：小成决定置办塑料分厂B来生产B类产品；

即 工厂方法模式

源码 | Factory : 抽象工厂类

创建抽象工厂类，定义具体工厂的公共接口

abstract class Factory {
    public abstract Product Manufacture();
}

源码 | Product : 抽象产品

创建抽象产品类 ，定义具体产品的公共接口；

abstract class Product {
    public abstract void Show();
}

源码 | ProductA / ProductB / ... : 多个具体产品类

创建具体产品类（继承抽象产品类）， 定义生产的具体产品；

• ProductA

//具体产品A类
class ProductA extends  Product {
    @Override
    public void Show() {
        System.out.println("生产出了产品A");
    }
}

• ProductB

//具体产品B类
class  ProductB extends  Product {
    @Override
    public void Show() {
        System.out.println("生产出了产品B");
    }
}

源码 | ProductA / ProductB : 具体工厂类

创建具体工厂类（继承抽象工厂类），定义创建对应具体产品实例的方法；

• FactoryA

//工厂A类 - 生产A类产品
class  FactoryA extends Factory{
    @Override
    public Product Manufacture() {
        return new ProductA();
    }
}

• FactoryB

//工厂B类 - 生产B类产品
class  FactoryB extends Factory{
    @Override
    public Product Manufacture() {
        return new ProductB();
    }
}

源码 | Client

外界通过调用具体工厂类的方法，从而创建不同具体产品类的实例

//生产工作流程
public class Client {
    public static void main(String[] args){
        //客户要产品A
        FactoryA mFactoryA = new FactoryA();
        mFactoryA.Manufacture().Show();

        //客户要产品B
        FactoryB mFactoryB = new FactoryB();
        mFactoryB.Manufacture().Show();
    }
}

out

生产出了产品A
生产出了产品C

Y 推荐文献

• 设计模式之总述 - 博客园/千千寰宇

X 参考文献

• 工厂方法模式（Factory Method）-最易懂的设计模式解析 - CSDN
• java工厂模式：简单工厂、工厂方法、抽象工厂（通俗易懂） - CSDN 【推荐】
• 工厂模式 - 菜鸟教程 【不推荐/内容质量差】