工厂方法模式

概念定义

工厂方法(Factory Method)模式，又称多态工厂(Polymorphic Factory)模式或虚拟构造器(Virtual Constructor)模式。工厂方法模式通过定义工厂抽象父类(或接口)负责定义创建对象的公共接口，而工厂子类(或实现类)则负责生成具体的对象。

工厂方法模式对简单工厂模式中的工厂类进一步抽象。核心工厂类不再负责产品的创建，而是演变为一个抽象工厂角色，仅负责定义具体工厂子类必须实现的接口。同时，针对不同的产品提供不同的工厂。即每个产品都有一个与之对应的工厂。这样，系统在增加新产品时就不会修改工厂类逻辑而是添加新的工厂子类，从而弥补简单工厂模式对修改开放的缺陷。

在实际项目中，工厂方法模式是使用较多的工厂模式。

应用场景

• 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，具体的产品对象由具体工厂类创建。
• 当一个类希望通过其子类来指定创建哪个对象时
  在工厂方法模式中，抽象工厂类只需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，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需关心是哪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。

示例代码

工厂方法模式由工厂接口(或抽象类)、一组实现工厂接口工厂类、一个产品接口(或抽象类)和一组实现产品接口的具体产品组成。某具体产品由其对应的具体工厂类创建。

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 { // 也可定义为抽象类，但接口扩展性更好
    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"); }
}
// 工厂接口 //
public interface IFactory { // 也可定义为抽象类，但接口扩展性更好
    public ICar create();
}
// 若干具体的工厂，与具体产品一一对应 //
public class BmwFactory implements IFactory {
    @Override
    public ICar create() { return new Bmw(); }
}
public class BenzFactory implements IFactory {
    @Override
    public ICar create() { return new Benz(); }
}
public class AudiFactory implements IFactory {
    @Override
    public ICar create() { return new Audi(); }
}

客户端通过new BenzFactory().create().drive()即可创建Benz实例并调用其drive()方法。新增豪车时，只需要新增豪车自身产品类和对应的工厂类，而不需要修改任何已有类。

开源框架中，常常通过配置文件制定具体的工厂类，其模式形如：

public <T> T getProduct(typeOrName) {
    IProductFactory iProductFactory = getIProductFactory(); // 通过配置文件获取具体工厂类
    return iProductFactory.getProduct(typeOrName);
}

模式优缺点

工厂方法模式的优点如下：

• 客户端只依赖产品的抽象，符合依赖倒置原则；无需关注具体产品，符合迪米特(最少知识)原则。
• 工厂方法模式符合开放封闭原则，新增产品时只需增加相应的产品和工厂类，而无需修改现有代码。
• 工厂方法模式符合单一职责原则，每个具体的工厂类只负责创建对应的产品。
• 工厂方法模式不使用静态工厂方法，可以形成基于继承的等级结构。

缺点如下：

• 新增产品时除增加新产品类外，还要增加对应的具体工厂类，没有简单工厂代码简洁、高效。
• 为了扩展性而进一步引入抽象层，增加了系统的抽象性和理解难度。