定义

  简单工厂模式(Simple Factory Pattern)：定义一个工厂类，它可以根据参数的不同返回不同类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。因为在简单工厂模式中用于创建实例的方法是静态(static)方法，因此简单工厂模式又被称为静态工厂方法(Static Factory Method)模式，它属于类创建型模式。

要点

  当你需要什么，只需要传入一个正确的参数，就可以获取你所需要的对象，而无须知道其创建细节。

结构图

要素

• Factory（工厂角色）：工厂角色即工厂类，它是简单工厂模式的核心，负责实现创建所有产品实例的内部逻辑；工厂类可以被外界直接调用，创建所需的产品对象；在工厂类中提供了静态的工厂方法factoryMethod()，它的返回类型为抽象产品类型Product。
• Product（抽象产品角色）：它是工厂类所创建的所有对象的父类，封装了各种产品对象的公有方法，它的引入将提高系统的灵活性，使得在工厂类中只需定义一个通用的工厂方法，因为所有创建的具体产品对象都是其子类对象。
• ConcreteProduct（具体产品角色）：它是简单工厂模式的创建目标，所有被创建的对象都充当这个角色的某个具体类的实例。每一个具体产品角色都继承了抽象产品角色，需要实现在抽象产品中声明的抽象方法。

abstract class Product {  
    //所有产品类的公共业务方法  
    public void methodSame() {  
        //公共方法的实现  
    }  
  
    //声明抽象业务方法  
    public abstract void methodDiff();  
}  

class ConcreteProduct extends Product {  
    //实现业务方法  
    public void methodDiff() {  
        //业务方法的实现  
    }  
}  

class Factory {  
    //静态工厂方法  
    public static Product getProduct(String arg) {  
        Product product = null;  
        if (arg.equalsIgnoreCase("A")) {  
            product = new ConcreteProductA();  
            //初始化设置product  
        }  
        else if (arg.equalsIgnoreCase("B")) {  
            product = new ConcreteProductB();  
            //初始化设置product  
        }  
        return product;  
    }  
}  

class Client {  
    public static void main(String args[]) {  
        Product product;   
        product = Factory.getProduct("A"); //通过工厂类创建产品对象  
        product.methodSame();  
        product.methodDiff();  
    }  
}  

示例

  Sunny软件公司欲基于Java语言开发一套图表库，该图表库可以为应用系统提供各种不同外观的图表，例如柱状图、饼状图、折线图等。Sunny软件公司图表库设计人员希望为应用系统开发人员提供一套灵活易用的图表库，而且可以较为方便地对图表库进行扩展，以便能够在将来增加一些新类型的图表。

原始设计

class Chart {  
    private String type; //图表类型  
      
    public Chart(Object[][] data, String type) {  
        this.type = type;  
        if (type.equalsIgnoreCase("histogram")) {  
            //初始化柱状图  
        }  
        else if (type.equalsIgnoreCase("pie")) {  
            //初始化饼状图  
        }  
        else if (type.equalsIgnoreCase("line")) {  
            //初始化折线图  
        }  
    }  
  
    public void display() {  
        if (this.type.equalsIgnoreCase("histogram")) {  
            //显示柱状图  
        }  
        else if (this.type.equalsIgnoreCase("pie")) {  
            //显示饼状图  
        }  
        else if (this.type.equalsIgnoreCase("line")) {  
            //显示折线图  
        }     
    }  
}  

设计中存在如下几个问题：

   (1) 在Chart类中包含很多“if…else…”代码块，整个类的代码相当冗长，代码越长，阅读难度、维护难度和测试难度也越大；而且大量条件语句的存在还将影响系统的性能，程序在执行过程中需要做大量的条件判断。

   (2) Chart类的职责过重，它负责初始化和显示所有的图表对象，将各种图表对象的初始化代码和显示代码集中在一个类中实现，违反了“单一职责原则”，不利于类的重用和维护；而且将大量的对象初始化代码都写在构造函数中将导致构造函数非常庞大，对象在创建时需要进行条件判断，降低了对象创建的效率。

   (3) 当需要增加新类型的图表时，必须修改Chart类的源代码，违反了“开闭原则”。

   (4) 客户端只能通过new关键字来直接创建Chart对象，Chart类与客户端类耦合度较高，对象的创建和使用无法分离。

   (5) 客户端在创建Chart对象之前可能还需要进行大量初始化设置，例如设置柱状图的颜色、高度等，如果在Chart类的构造函数中没有提供一个默认设置，那就只能由客户端来完成初始设置，这些代码在每次创建Chart对象时都会出现，导致代码的重复。

解决方案

//抽象图表接口：抽象产品类  
interface Chart {  
    public void display();  
}  
  
//柱状图类：具体产品类  
class HistogramChart implements Chart {  
    public HistogramChart() {  
        System.out.println("创建柱状图！");  
    }  
      
    public void display() {  
        System.out.println("显示柱状图！");  
    }  
}  
  
//饼状图类：具体产品类  
class PieChart implements Chart {  
    public PieChart() {  
        System.out.println("创建饼状图！");  
    }  
      
    public void display() {  
        System.out.println("显示饼状图！");  
    }  
}  
  
//折线图类：具体产品类  
class LineChart implements Chart {  
    public LineChart() {  
        System.out.println("创建折线图！");  
    }  
      
    public void display() {  
        System.out.println("显示折线图！");  
    }  
}  
  
//图表工厂类：工厂类  
class ChartFactory {  
    //静态工厂方法  
    public static Chart getChart(String type) {  
        Chart chart = null;  
        if (type.equalsIgnoreCase("histogram")) {  
            chart = new HistogramChart();  
            System.out.println("初始化设置柱状图！");  
        }  
        else if (type.equalsIgnoreCase("pie")) {  
            chart = new PieChart();  
            System.out.println("初始化设置饼状图！");  
        }  
        else if (type.equalsIgnoreCase("line")) {  
            chart = new LineChart();  
            System.out.println("初始化设置折线图！");              
        }  
        return chart;  
    }  
}  

class Client {  
    public static void main(String args[]) {  
        Chart chart;  
        chart = ChartFactory.getChart("histogram"); //通过静态工厂方法创建产品  
        chart.display();  
    }  
}  

仍存在的问题

  发现在创建具体Chart对象时，每更换一个Chart对象都需要修改客户端代码中静态工厂方法的参数，客户端代码将要重新编译，这对于客户端而言，违反了“开闭原则”。

进一步改进方案

  将静态工厂方法的参数存储在XML或properties格式的配置文件中

<?xml version="1.0"?>  
<config>  
    <chartType>histogram</chartType>  
</config>  

import javax.xml.parsers.*;  
import org.w3c.dom.*;  
import org.xml.sax.SAXException;  
import java.io.*;  
  
public class XMLUtil {  
    //该方法用于从XML配置文件中提取图表类型，并返回类型名  
    public static String getChartType() {  
        try {  
            //创建文档对象  
            DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();  
            DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();  
            Document doc;                             
            doc = builder.parse(new File("config.xml"));   
          
            //获取包含图表类型的文本节点  
            NodeList nl = doc.getElementsByTagName("chartType");  
            Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();  
            String chartType = classNode.getNodeValue().trim();  
            return chartType;  
        }     
        catch(Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
            return null;  
        }  
    }  
}  

class Client {  
    public static void main(String args[]) {  
        Chart chart;  
        String type = XMLUtil.getChartType(); //读取配置文件中的参数  
        chart = ChartFactory.getChart(type); //创建产品对象  
        chart.display();  
    }  
}  

总结

• 主要优点

   (1) 工厂类包含必要的判断逻辑，可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例，客户端可以免除直接创建产品对象的职责，而仅仅“消费”产品，简单工厂模式实现了对象创建和使用的分离。
   (2) 客户端无须知道所创建的具体产品类的类名，只需要知道具体产品类所对应的参数即可，对于一些复杂的类名，通过简单工厂模式可以在一定程度减少使用者的记忆量。
   (3) 通过引入配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性。
  

• 主要缺点

   (1) 由于工厂类集中了所有产品的创建逻辑，职责过重，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响。
   (2) 使用简单工厂模式势必会增加系统中类的个数（引入了新的工厂类），增加了系统的复杂度和理解难度。
   (3) 系统扩展困难，一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑，在产品类型较多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展和维护。
   (4) 简单工厂模式由于使用了静态工厂方法，造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构。
  

适用场景

   (1) 工厂类负责创建的对象比较少，由于创建的对象较少，不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂。
   (2) 客户端只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象并不关心。

思考

  在简单工厂模式中增加新的具体产品时是否符合“开闭原则”？如果不符合，原有系统需作出哪些修改？
【答案】工厂方法模式