工厂方法模式

1.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，该工厂类处于对产品类进行实例化的中心位置，它需要知道每一个产品对象的创建细节，并决定何时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要加入到系统中时，必须修改工厂类，需要在其中加入必要的业务逻辑，这违背了“开闭原则”。此外，在简单工厂模式中，所有的产品都同一个工厂创建，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高，严重影响了系统的灵活性和扩展性，而工厂方法模式则可以很好地解决这一问题。

在工厂方法模式中，我们不再提供一个统一的工厂类来创建所有的产品对象，而是针对不同的产品提供不同的工厂，系统提供一个与产品等级结构对应的工厂等级结构。

2.工厂方法模式定义

工厂方法模式：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类。工厂方法模式又简称为工厂模式，又可称作虚拟构造器模式或多态工厂模式。工厂方法模式是一种类创建型模式。

3.工厂方法模式结构

在工厂方法模式结构图中包含如下几个角色：

抽象产品(Product)：它是定义产品的接口，是工厂方法模式所创建对象的超类型，也就是产品对象的公共父类。

具体产品(ConcreteProduct)：它实现了抽象产品接口，某种类型的具体产品由专门的具体工厂创建，具体工厂和具体产品一一对应。

抽象工厂(Factory)：在抽象工厂类中，声明了工厂方法，用于返回一个产品。抽象工厂是工厂方法模式的核心，所有创建对象的工厂类都必须实现该接口。

具体工厂(ConcreteFactory)：它是抽象工厂类的子类，实现了抽象工厂中定义的工厂方法，并可由客户端调用，返回一个具体产品类的实例。

与简单工厂模式相比，工厂方法模式最重要的区别是引入了抽象工厂角色，抽象工厂可以是接口，也可以是抽象类或者具体类。

典型代码如下：

interface Factory {    public Product factoryMethod();}

在实际使用时，具体工厂类在实现工厂方法时除了创建具体产品对象之外，还可以负责产品对象的初始化工作以及一些资源和环境配置工作，例如连接数据库、创建文件等。

在客户端代码中，只需关心工厂类即可，不同的具体工厂可以创建不同的产品，典型的客户端代码片段如下所示：

......Factory factory;factory = new ConcreteFactory();Product product;product = factory.factoryMethod();......

4.工厂方法模式实例

Sunny公司开发人员决定使用工厂方法模式来设计日志记录器，其基本结构如下所示：

在上图中，Logger接口充当抽象产品，其子类FileLogger和DatabaseLogger充当具体产品，LoggerFactory接口充当抽象工厂，其子类FileLoggerFactory和DatabaseLoggerFactory充当具体工厂。

实例实现代码如下

工程目录结构：

日志记录器接口：抽象产品

package cn.red.factory.method;public interface Logger {    void writeLog();}

文件日志记录器：具体产品

package cn.red.factory.method;public class FileLogger implements Logger {    @Override    public void writeLog() {        System.out.println("文件日志记录器...");    }}

数据库日志记录器：具体产品

package cn.red.factory.method;public class DatabaseLogger implements Logger {    @Override    public void writeLog() {        System.out.println("数据库日志记录...");    }}

日志记录器工厂接口：抽象工厂

package cn.red.factory.method;public interface LoggerFactory {    Logger createLogger();}

文件日志记录器工厂类：具体工厂

package cn.red.factory.method;public class FileLoggerFactory implements LoggerFactory {    @Override    public Logger createLogger() {        Logger logger = new FileLogger();        return logger;    }}

数据库日志记录器工厂类：具体工厂

package cn.red.factory.method;public class DatabaseLoggerFactory implements LoggerFactory {    @Override    public Logger createLogger() {        Logger logger = new DatabaseLogger();        return logger;    }}

客户端测试代码：

package cn.red.factory.method;public class Client {    public static void main(String[] args) {        LoggerFactory loggerFactory;        Logger logger;        loggerFactory = new FileLoggerFactory();        logger = loggerFactory.createLogger();        logger.writeLog();    }}

输出结果：

文件日志记录器...

5.工厂方法模式总结

工厂方法模式是简单工厂模式的延伸，它继承了简单工厂模式的优点，同时还弥补了简单工厂模式的不足。工厂方法模式是使用频率最高的设计模式之一，是很多开源框架和API类库的核心模式。

1.主要优点

（1）在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节，甚至无须知道具体产品类的类名。

（2）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。它能够让工厂可以自动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在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，就正是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。

（3）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，系统的可扩展性就变得非常好，完全符合“开闭原则”。

2.主要缺点

（1）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。

（2）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。

6.工厂方法模式适用场景

（1）客户端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，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。

（2）抽象工厂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。