设计模式 - 工厂方法模式

定义

• 工厂方法模式是类的建立模式，又叫虚拟构造器（Virtual Constructor）模式，或者多态性工厂模式。
• 定义一个建立对象的接口，让子类决定实例化哪个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

结构

工厂方法包含了一下角色

• Product：抽象产品
• ConcreteProduct：具象产品
• Factory：抽象工厂
• ConcreteFactory：具象工厂

场景示例

仍是拿售卖机票举例，咱们以前用简单工厂实现了不一样供应商的下单逻辑，可是随着业务的不断扩大，咱们对接的供应商愈来愈多，这样就会形成每次对接一个供应商都会在工厂类中添加分支，对工厂类进行修改，这就违反了开闭原则，因此如今咱们用工厂方法来修改一下。 Factory 代码

public interface Factory {

    Product createProduct();
}
public class AFactory implements Factory {

    @Override
    public Product createProduct() {
        return new AProduct();
    }
}
public class BFactory implements Factory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new BProduct();
    }
}
public class CFactory implements Factory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new CProdut();
    }
}
... D
... E
复制代码

Product代码

public interface Product {

    void createOrder();
}
public class AProduct implements Product {
    @Override
    public void createOrder() {
        System.out.println("供应商A：下单操做");
    }
}
public class BProduct implements Product {
    @Override
    public void createOrder() {
        System.out.println("供应商B：下单操做");
    }
}
public class CProdut implements Product {
    @Override
    public void createOrder() {
        System.out.println("供应商B：下单操做");
    }
}
... D
... E
复制代码

Client 代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Factory aFactory = new AFactory();
        Product aProduct = aFactory.createProduct();
        aProduct.createOrder();
        Factory bFactory = new BFactory();
        Product bProduct = bFactory.createProduct();
        bProduct.createOrder();
    }
}
复制代码

输出供应商A：下单操做 供应商B：下单操做 以上就是一个简单的工厂方法的实现。即便在添加新的供应商，咱们只要建立新的供应商工厂以及其实现就能够了，这样对咱们的整个的工厂和产品体系都没有发生修改，而只是扩展了变化，这就彻底符合了开放-闭合原则。若是咱们的需求发生了变化，要同时支持单程、往返的下单，只要咱们在每个供应商做为一个简单工厂，建立出支持单程、往返的两种具象的产品就能够了。可是咱们仔细观察就能发现，工厂方法模式实现时，客户端须要决定实例化哪个工厂，选择判断的问题仍是存在的，也就是说，工厂方法把简单工厂的内部逻辑判断移到了客户端代码来运行，你想要什么功能，原本是去修改工厂的，可是如今是去修改了客户端！

此例只是针对每一个工厂只生成一个具象产品类，至于一个工厂生成多个具象产品类可将每一个工厂改形成简单工厂，具体可参考披萨店。 消除分支判断能够利用反射的方法。（将在抽象工厂章节统一列出）

优势

• 在工厂方法模式中，工厂方法用来建立客户端须要的产品，同时还向客户端隐藏了哪一种具体产品类将被实例化这一细节，客户端只用关心产品对应的工厂，无需关心建立细节，甚至无需知道具体产品的类名。

• 面向接口编程，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。它可以使工厂能够自主肯定建立何种产品对象，而如何建立这个对象的细节则彻底封装在具体工厂内部。工厂方法模式之因此又被称为多态工厂模式，是由于全部的具体工厂类都具备同一抽象父类。

• 遵循开放-闭合原则，在系统中新增长一个产品时，不用更改抽象工厂以及抽象产品，也不用对客户端以及具象工厂和产品作修改，而只要添加一个具体工厂和具体产品就能够了。

缺点

• 在添加新产品时，须要编写新的具体产品类，并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长，在必定程度上增长了系统的复杂度，有更多的类须要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。

• 因为考虑到系统的可扩展性，须要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增长了系统的抽象性和理解难度，且在实现时可能须要用到DOM、反射等技术，增长了系统的实现难度。

应用场景

• 一个类不知道它所须要的对象的类：在工厂方法模式中，客户端不须要知道具体产品类的类名，只须要知道所对应的工厂便可，具体的产品对象由具体工厂类建立；客户端须要知道建立具体产品的工厂类。

• 一个类经过其子类来指定建立哪一个对象：在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只须要提供一个建立产品的接口，而由其子类来肯定具体要建立的对象，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。

• 将建立对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时能够无须关心是哪个工厂子类建立产品子类，须要时再动态指定，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。

扩展

• 使用多个工厂方法，可在抽象工厂中定义多个工厂方法，从而使具体工厂实现不一样的工厂方法，哲学工厂方法包含不一样的逻辑，建立不一样的产品（抽象工厂）
• 产品对象的重复使用： （1）工厂对象将已经建立过的产品保存到一个集合（如数组、List等）中，而后根据客户对产品的请求，对集合进行查询。若是有知足要求的产品对象，就直接将该产品返回客户端；若是集合中没有这样的产品对象，那么就建立一个新的知足要求的产品对象，而后将这个对象在增长到集合中，再返回给客户端。 （2）Spring单例模式的使用
• 多态性的丧失和模式的退化：若是工厂仅仅返回一个具体产品对象，便违背了工厂方法的用意，发生退化，此时就再也不是工厂方法模式了。通常来讲，工厂对象应当有一个抽象的父类型，若是工厂等级结构中只有一个具体工厂类的话，抽象工厂就能够省略，也将发生了退化。当只有一个具体工厂，在具体工厂中能够建立全部的产品对象，而且工厂方法设计为静态方法时，工厂方法模式就退化成简单工厂模式。(本例就能够简化为简单工厂模式)

总结

• 工厂方法模式又称为工厂模式，虚拟构造器模式。工厂方法中父类负责定义建立产品的统一接口，工厂子类负责生成具体的产品类。将产品的实例化操做延迟到子类进行，由子类决定实例化哪个具体的产品类。

• 工厂方法模式包含四个角色：抽象工厂、具象工厂、抽象产品、具象产品

• 工厂方法模式是简单工厂的进一步的抽象和推广，它们都是集中封装了对象的建立，使得更换对象时不须要作大的改动就能够实现，下降了客户端程序与产品对象的耦合。可是因为工厂方法模式使用了多态性，工厂方法模式保持了简单工厂模式的有点，并且克服了它的缺点。

• 工厂方法模式的主要优势是增长新的产品类时无须修改现有系统，并封装了产品对象的建立细节，系统具备良好的灵活性和可扩展性；其缺点在于增长新产品的同时须要增长新的工厂，致使系统类的个数成对增长，在必定程度上增长了系统的复杂性。

• 工厂方法模式适用状况包括：一个类不知道它所须要的对象的类；一个类经过其子类来指定建立哪一个对象；将建立对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时能够无须关心是哪个工厂子类建立产品子类，须要时再动态指定。