图解设计模式之Factory Method模式

示例程序

示例为制作身份证的程序
Product类和Factory类组成了生成实例的框架；IDCard类和IDCardFactory类负责实际的加工及处理。该程序的UML图如下：

Product 类

package FactoryMethod.framework;

public abstract class Product {
    public abstract void use();
}

Factory 类

package FactoryMethod.framework;

public abstract class Factory {

    // Template Method
    public final Product create(String owner){
        Product product = createProduct(owner);
        registerProduct(product);
        return product;
    }
    protected abstract Product createProduct(String owner);
    protected abstract void registerProduct(Product product);
}

IDCard 类

package FactoryMethod.idcard;

import FactoryMethod.framework.*;

public class IDCard extends Product {
    private String owner;

    IDCard(String owner) {
        System.out.println("制作" + owner + "的ID卡");
        this.owner = owner;
    }
    
    @Override
    public void use() {
        System.out.println("使用" + owner + "的ID卡");
    }

    public String getOwner(){
        return this.owner;
    }
}

IDCardFactory 类

package FactoryMethod.idcard;

import FactoryMethod.framework.*;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class IDCardFactory extends Factory {
    private List<String> owners = new ArrayList<>();

    @Override
    protected Product createProduct(String owner) {
        return new IDCard(owner);
    }

    @Override
    protected void registerProduct(Product product) {
        owners.add(((IDCard)product).getOwner());
    }

    public List getOwners(){
        return owners;
    }
}

Main

package FactoryMethod;

import FactoryMethod.framework.Factory;
import FactoryMethod.framework.Product;
import FactoryMethod.idcard.IDCardFactory;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Factory factory = new IDCardFactory();
        Product card1 = factory.create("小明");
        Product card2 = factory.create("小红");
        Product card3 = factory.create("小王");
        card1.use();
        card2.use();
        card3.use();
    }
}

程序输出结果如下：

制作小明的ID卡
制作小红的ID卡
制作小王的ID卡
使用小明的ID卡
使用小红的ID卡
使用小王的ID卡

Factory Method模式中的角色

Product

Product角色属于框架的一方，属于抽象类；示例程序中由Product类扮演这一个角色

Creator

Creator角色属于框架的一方，是负责生成Product角色的抽象类。示例程序中由Factory类扮演这一角色。

ConcreteProduct

ConcreteProduct 角色是具体的产品类，示例程序中由IDCard类扮演这一个角色。

ConcreteCreator

ConcreteCreator 角色是具体加工产品的类，示例程序由IDCardFactory扮演这一角色。同时，在示例程序中，IDCardFactory与IDCard类使用了模板方法模式。

Factory Method模式的UML

对于Factory Method模式的思考

为什么使用Factory Method模式，Factory Method模式有什么优点？

第一点：
框架与具体加工是分开的。拿示例程序举例：在framework包中，只有Factory和Product抽象类,具体加工则由继承他们的IDCardFactory与IDCard类来实现。试想如果出现了新的类型的产品，比如Battery或者是Cap等Product。我们无需对framework包里的内容进行任何的修改，也就是说，framework包不依赖于idcard包。实现了低耦合。
第二点：
在Factory Method模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时也隐藏了创建的细节。用户只需要关心生产产品的工厂即可，而不需要关心创建的细节。如示例程序Main类中，我们并没有引入IDCard类，用户只需要关心工厂类即可，即便引入了IDCard类，也只能通过IDCardFactory类来创造出实例。

示例中的IDCard的构造函数为什么不是public?

这就是为了让除了idcard包外的类无法new出IDCard类的实例。这样就可以做到强迫外部类必须使用IDCardFactory来生成IDCard的实例