详解Java设计模式之《工厂方法模式》
上一篇介绍简单工厂模式 的时候提到它对开闭原则 支持的不够，因为如果有新的产品加入到系统中去，就需要修改工厂类，就违反了开闭原则 了，这次介绍的工厂方法模式在保持简单工厂模式优点的前提下，不仅满足了开闭原则，关键在于它的多态性。
开闭原则（Open Close Principle）：就是说**对扩展开放，对修改关闭 ** 。在程序需要进行扩展的时候，不能去修改原有的代码，而是要扩展原有的代码，实现一个热插拔的效果。为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类等。
概念
工厂方法模式（Factory Method Pattern）：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工厂模式（Factory Pattern），有可称作虚拟构造器模式（Virtual Constructor Pattern）或多态工厂模式（Polymorphic Factory Pattern）。工厂方法模式是一种类创建型模式。
作用
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。
实现方式
工厂方法模式的结构图如下：
从上图可以看出，工厂方法模式涉及到抽象工厂角色、具体工厂角色、抽象产品角色以及具体产品角色等四个角色：
- 抽象工厂角色：担任这个角色是工厂方法模式的核心，它是与应用程序无关的。任何在模式中创建对象的工厂类必须实现这个接口。
- 具体工厂角色：担任这个角色的是实现了抽象工厂接口的具体Java类，具体工厂角色含有与应用密切相关的逻辑，并且受到应用程序的调用以创建产品对象。
- 抽象产品角色：工厂方法模式所创建的对象的超类型，也就是产品对象的共同父类或共同拥有的接口。
- 具体产品角色：这个角色实现了抽象产品角色所申明的接口。工厂方法模式所创建的每一个对象都是某个具体产品角色的实例。
结合披萨系统，就是之前厨师（工厂类）负责所有的烤披萨任务，太累了。于是招了两个厨师分别负责烤GreekPizza 披萨和ChesePizza 披萨，之前的厨师升级为厨师长（抽象工厂类），负责教那两位厨师（具体工厂类）烤披萨，自己则不用亲自动手烤披萨了。
附上完整的类图：
下面是抽象产品的角色Pizza的源代码：
public abstract class Pizza{
public abstract void prepare();
public abstract void bake();
public abstract void cut();
}
下面是具体角色CheesePizza的源代码：
public class CheesePizza extends Pizza{
public void prepare(){
System.out.pringln("准备CheesePizza");
}
public void bake(){
System.out.pringln("准备CheesePizza");
}
public void cut(){
System.out.pringln("准备CheesePizza");
}
public void box(){
System.out.pringln("准备CheesePizza");
}
}
下面是具体角色GreekPizza的源代码：
public class GreekPizza extends Pizza{
public void prepare(){
System.out.pringln("准备GreekPizza");
}
public void bake(){
System.out.pringln("准备GreekPizza");
}
public void cut(){
System.out.pringln("准备GreekPizza");
}
public void box(){
System.out.pringln("准备GreekPizza");
}
}
下面是抽象工厂角色PizzaFactory的代码，这个角色是使用一个Java接口实现，它声明了一个工厂方法，要求所有的具体工厂角色实现这个工厂方法：
public interface PizzaFactory{
//工厂方法
public Pizza createPizza();
}
下面是具体工厂角色CheesePizzaFactory的代码，这个角色实现了抽象工厂角色PizzaFactory所声明的工厂方法：
public class CheesePizzaFactory implements PizzaFactory{
@Override
public Pizza createPizza(){
return new CheesePizza();
}
}
下面是具体工厂角色GreekPizzaFactory的代码，这个角色实现了抽象工厂角色PizzaFactory所声明的工厂方法：
public class GreekPizzaFactory implements PizzaFactory{
@Override
public Pizza createPizza(){
return new GreekPizza();
}
}
下面是客户端角色的源代码：
public class OrderPizaa{
public static void main(String[] args){
//创建CheesePizzaFactory--具体工厂类
//可以通过反射和配置文件来获取和存储具体工厂类的类名，更换新的具体工厂时无须修改源代码，系统扩展更为方便
PizzaFactory factory = new CheesePizzaFactory();
Pizza pizza = factory.createPizza();
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
//创建GreekPizzaFactory()--具体工厂类
pizza = factory.createPizza();
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
}
}
结果演示：
准备CheesePizza
正在烤CheesePizza
正在切CheesePizza
正在打包CheesePizza
准备GreekPizza
正在烤GreekPizza
正在切GreekPizza
正在打包GreekPizza
这里使用工厂方法模式的要点：
工厂方法创建对象：
- 工厂方法不一定每一次都返回一个新的对象，但是它所返回的对象一定是它
自己创建的。
工厂方法返回的类型：
- 注意：工厂方法返回的应当是
抽象类型，而不是具体类型，只有这样才能保证针对产品的多态性。
工厂等级结构：
- 工厂对象应当有一个抽象的超类型。就是说，应当有数个具体工厂类作为一个抽象超类型的具体子类存在于工厂等级结构中。如果等级结构中只有一个具体工厂类的话，那么抽象工厂角色也可以省略，这时候，工厂方法模式就发生了退化，这一退化表现为针对工厂角色的多态性的丧失。
工厂方法模式的优缺点
优点：
- 工厂方法模式跟简单工厂模式在结构上不同是很明显的，工厂方法模式的核心是一个抽象工厂类，而简单工厂模式的核心在一个具体类。显而易见，工厂方法模式这种结构更好扩展。
- 如果系统需要加入一个新的产品，那么所需要的就是想系统中加入这个产品类以及它所对应的工厂类，没有必要修改客户端，也没有必要修改抽象工厂角色或者其他已有的具体工厂角色。对于增加新的产品类而言，这个系统完全支持开闭原则。
应用场景
不管是简单工厂模式，工厂方法模式还是抽象工厂模式，他们具有类似的特性，所以他们的适用场景也是类似的。
首先，作为一种创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象，特别是只需要通过new就可以完成创建的对象，无需使用工厂模式。如果使用工厂模式，就需要引入一个工厂类，会增加系统的复杂度。
其次，工厂模式是一种典型的解耦模式，迪米特法则在工厂模式中表现的尤为明显。假如调用者自己组装产品需要增加依赖关系时，可以考虑使用工厂模式。将会大大降低对象之间的耦合度。
再次，由于工厂模式是依靠抽象架构的，它把实例化产品的任务交由实现类完成，扩展性比较好。也就是说，当需要系统有比较好的扩展性时，可以考虑工厂模式，不同的产品用不同的实现工厂来组装。
迪米特法则（Law of Demeter）：一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互作用。
在将迪米特法则运用到系统设计中时，要注意下面的几点：
- 在类的划分中，应当尽量创建松耦合的类，类之间的耦合度越低，就月有利于复用，一个处在松耦合的类一旦被修改，不会对关联的类造成太大的波及。
- 在类的结构设计上，每一个类都应当尽量降低其成员变量和成员函数的访问权限。
- 在类的设计上，只要有可能，一个类型应当设计成不变类。
- 在对其他类的引用上，一个对象对其他对象的引用应当降到最低。
