工厂方法模式（Factory Method Pattern）

Viices Cai

2022-02-17

创建型模式设计模式 Java

工厂方法模式（Factory Method Pattern）

工厂方法模式是一种创建型设计模式，它定义了一个用于创建对象的接口，但由子类决定实例化哪个类。工厂方法模式将对象的实例化过程延迟到子类中，从而使得子类可以决定如何创建对象。

模式结构

抽象产品（Product）
定义产品的接口，声明产品的方法。
具体产品（Concrete Product）
实现抽象产品接口，是工厂方法模式创建的目标对象。
抽象工厂（Abstract Factory）
定义工厂方法，返回一个抽象产品类型的对象。
具体工厂（Concrete Factory）
实现抽象工厂的工厂方法，返回具体产品的实例。

代码示例

1. 抽象产品（Product）

// 抽象产品：定义产品的接口
interface Product {
    void show();
}

2.具体产品（Concrete Product）

// 具体产品A：实现抽象产品接口
class ConcreteProductA implements Product {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("具体产品A");
    }
}

// 具体产品B：实现抽象产品接口
class ConcreteProductB implements Product {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("具体产品B");
    }
}

3.抽象工厂（Abstract Factory）

// 抽象工厂：定义工厂方法
abstract class AbstractFactory {
    // 工厂方法：返回一个抽象产品类型的对象
    abstract Product createProduct();

    // 业务逻辑：使用工厂方法创建产品并调用其方法
    public void useProduct() {
        Product product = createProduct();
        product.show();
    }
}

4. 具体工厂（Concrete Factory）

// 具体工厂A：返回具体产品A的实例
class ConcreteFactoryA extends AbstractFactory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductA();
    }
}

// 具体工厂B：返回具体产品B的实例
class ConcreteFactoryB extends AbstractFactory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductB();
    }
}

5.调用示例

public class FactoryMethodPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用具体工厂A创建产品A
        AbstractFactory factoryA = new ConcreteFactoryA();
        factoryA.useProduct(); // 输出：具体产品A

        // 使用具体工厂B创建产品B
        AbstractFactory factoryB = new ConcreteFactoryB();
        factoryB.useProduct(); // 输出：具体产品B
    }
}

应用场景

复杂对象的创建
当对象的创建过程涉及复杂的业务逻辑时，可以使用工厂方法模式将创建过程封装在工厂类中。
扩展性需求
当需要扩展系统以支持新的产品类型时，工厂方法模式允许通过添加新的具体工厂和产品类来实现扩展，而无需修改现有代码。
复用现有对象
当需要复用现有对象以避免重复创建时，工厂方法模式可以与单例模式结合使用。

在Java中的应用

Java集合框架
java.util.Collection 接口的 iterator() 方法是一个工厂方法，具体的集合类（如 ArrayList、HashSet）实现该方法以返回特定的迭代器。
JDBC
java.sql.DriverManager 的 getConnection() 方法是一个工厂方法，用于创建数据库连接。

优缺点

优点

解耦
工厂方法模式将对象的创建与使用分离，降低了客户端与具体产品类之间的耦合。
扩展性
添加新的产品类型时，只需添加新的具体工厂和产品类，无需修改现有代码，符合开闭原则。
单一职责原则
将对象的创建逻辑集中在工厂类中，符合单一职责原则。

缺点

类数量增加
每增加一个产品类型，都需要增加一个具体工厂类和具体产品类，可能导致类数量过多。
复杂性增加
对于简单的对象创建场景，使用工厂方法模式可能会增加系统的复杂性。

总结

工厂方法模式通过将对象的创建过程延迟到子类中，提供了一种灵活的方式来创建对象。它适用于需要扩展性和解耦的场景，尤其是在对象的创建过程复杂或需要支持多种产品类型时。尽管它可能会导致类数量增加，但其优点在于提高了代码的可维护性和扩展性。在Java中，工厂方法模式广泛应用于集合框架和JDBC等场景。