工厂模式--工厂方法模式
设计模式
设计原则：
要依赖抽象，不要依赖具体类
简单工厂模式虽然简单，但存在一个很严重的问题。当系统中需要引入新产品时，由于静态工厂方法通过所传入参数的不同来创建不同的产品，这必定要修改工厂类的源代码，将违背“开闭原则”，如何实现增加新产品而不影响已有代码？工厂方法模式应运而生，本文将介绍第二种工厂模式——工厂方法模式。
1 什么是工厂方法模式
工厂方法模式(Factory Method Pattern)又称为工厂模式，也叫虚拟构造器(Virtual Constructor)模式或者多态工厂(Polymorphic Factory)模式，它属于类创建型模式。
在工厂方法模式中，工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口，而工厂子类则负责生成具体的产品对象，这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成，即通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品类。
2 为什么要用该模式
在简单工厂模式中只提供一个工厂类，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，所有的产品都由同一个工厂创建，工厂类职责较重，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，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。
3 模式的结构
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在工厂方法模式结构图中包含如下几个角色：
-
Factory（抽象工厂类）：在抽象工厂类中，声明了工厂方法(Factory Method)，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。
-
ConcreteFactory（具体工厂类）：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。
-
Product（抽象产品类）：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。
-
（ConcreteProduct具体产品类）：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之间一一对应。
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。
4 代码示例
4.1 抽象产品
/**
* Created by w1992wishes on 2017/11/01.
*/
public abstract class Cake {
void prepare(){
System.out.println("step 1......");
System.out.println("step 2......");
System.out.println("step 3......");
System.out.println("step 4......");
}
void bake(){
System.out.println("bake");
}
void box(){
System.out.println("box");
}
}
4.2 具体产品
* Created by w1992wishes on 2017/10/31.
*/
public class CenterCheeseCake extends Cake {
public CenterCheeseCake(){
name = "center cheese cake";
}
@Override
public void bake(){
System.out.println("不用烘箱，我要用火烤！");
}
}
/**
* Created by w1992wishes on 2017/11/1.
*/
public class CollegeFruitCake extends Cake {
public CollegeFruitCake(){
name = "center fruit cake";
}
@Override
public void box(){
System.out.println("不用圆盒子打包，我爱国，用五角星盒子！");
}
}
4.3 抽象工厂
首先定义一个抽象工厂，这个抽象工厂有一个抽象方法用于生产具体产品：
/**
* Created by w1992wishes on 2017/11/01.
*/
public abstract class CakeStore {
public Cake orderCake(String type) {
Cake cake;
cake = createCake(type);
cake.bake();
cake.box();
return cake;
}
protected abstract Cake createCake(String type);
}
4.4 具体工厂类
在抽象工厂中声明了工厂方法但并未实现工厂方法，具体产品对象的创建由其子类负责，客户端针对抽象工厂编程，可在运行时再指定具体工厂类，具体工厂类实现了工厂方法，不同的具体工厂可以创建不同的具体产品。
/**
* Created by w1992wishes on 2017/11/1.
*/
public class CenterCakeStore extends CakeStore {
@Override
protected Cake createCake(String type) {
Cake cake = null;
if ("cheese".equals(type)) {
cake = new CenterCheeseCake();
} else if ("fruit".equals(type)) {
cake = new CenterFruitCake();
} else if ("cream".equals(type)) {
cake = new CenterCreamCake();
}
return cake;
}
}
/**
* Created by w1992wishes on 2017/11/1.
*/
public class CollegeCakeStore extends CakeStore {
@Override
protected Cake createCake(String type) {
Cake cake = null;
if ("cheese".equals(type)) {
cake = new CollegeCheeseCake();
} else if ("fruit".equals(type)) {
cake = new CollegeFruitCake();
} else if ("cream".equals(type)) {
cake = new CollegeCreamCake();
}
return cake;
}
}
5 优点和缺点
5.1 优点
-
在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户端所需要的产品，同时还向客户端隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，客户端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。
-
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。它能够使工厂可以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，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，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”。
5.2 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。
- 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 适用环境
- 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；客户端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。
7 模式扩展
- 使用多个工厂方法：在抽象工厂角色中可以定义多个工厂方法，从而使具体工厂角色实现这些不同的工厂方法，这些方法可以包含不同的业务逻辑，以满足对不同的产品对象的需求。
- 产品对象的重复使用：工厂对象将已经创建过的产品保存到一个集合（如数组、List等）中，然后根据客户对产品的请求，对集合进行查询。如果有满足要求的产品对象，就直接将该产品返回客户端；如果集合中没有这样的产品对象，那么就创建一个新的满足要求的产品对象，然后将这个对象在增加到集合中，再返回给客户端。
- 多态性的丧失和模式的退化：如果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，此时就不再是工厂方法模式了。一般来说，工厂对象应当有一个抽象的父类型，如果工厂等级结构中只有一个具体工厂类的话，抽象工厂就可以省略，也将发生了退化。当只有一个具体工厂，在具体工厂中可以创建所有的产品对象，并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。
