iOS 设计模式之二（工厂方法模式）

一、概念

1、简单工厂模式缺陷

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。

2、工厂方法模式定义

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为工厂模式(Factory Pattern)，又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。

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。

3、工厂方法模式四个角色

1）Factory（抽象工厂）：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。

2）ConcreteFactory（具体工厂）：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。

3）Product（抽象产品）：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。

4）ConcreteProduct（具体产品）：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。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。

4、结构图

工厂方法模式

二、示例

本Demo还是以工厂生产空调和电视为例：

1）先创建Appliance电器类，有一个work()抽象方法，表示抽象产品类；

2）然后创建AirConditioning和Television类，继承自Appliance类，表示具体产品类；

3）然后创建Factory工厂类，有一个factoryWithString()方法，声明但未实现，表示抽象工厂；

4）最后创建HaierFactory和MideaFactory类，继承自Factory类，并实现了父类的方法，表示具体工厂类。

具体代码如下：

Appliance类：

// 定义两个常量
#define kAirConditioning @"AirConditioning"
#define kTelevision @"Television"

// 电器类：抽象产品类
@interface Appliance : NSObject
@property(nonatomic, copy) NSString *factoryName;
- (void)work; //抽象方法
@end

@implementation Appliance
- (void)work {}
@end

AirConditioning和Television类：

// AirConditioning 空调：具体产品类
@interface AirConditioning : Appliance
@end
@implementation AirConditioning
- (void)work {
    NSLog(@"夏天开%@空调好凉快呀", self.factoryName);
}
@end

// Television 电视：具体产品类
@interface Television : Appliance
@end
@implementation Television
- (void)work {
    NSLog(@"用%@电视看龙珠", self.factoryName);
}
@end

Factory类：

// 工厂类：抽象工厂
@interface Factory : NSObject
// 只声明，未实现，具体的实现由子类实现，这里也可以使用协议定义方法
+ (Appliance *)factoryWithString:(NSString *)string;
@end

@implementation Factory
+ (Appliance *)factoryWithString:(NSString *)string { 
    return nil;
}
@end

HaierFactory和MideaFactory类：

// HaierFactory 海尔工厂：具体工厂
@interface HaierFactory : Factory
@end
@implementation HaierFactory
// 假设海尔生产空调和电视
+ (Appliance *)factoryWithString:(NSString *)string {
    Appliance *appliance = nil;
    if ([string isEqualToString:kAirConditioning]) {
        appliance = [AirConditioning new];
    } else if ([string isEqualToString:kTelevision]) {
        appliance = [Television new];
    }
    if (appliance) {
        appliance.factoryName = @"海尔";
    }
    return appliance;
}
@end

// MideaFactory 美的工厂：具体工厂
@interface MideaFactory : Factory
@end
@implementation MideaFactory
// 美的只生产空调
+ (Appliance *)factoryWithString:(NSString *)string {
    Appliance *appliance = nil;
    if ([string isEqualToString:kAirConditioning]) {
        appliance = [AirConditioning new];
        appliance.factoryName = @"美的";
    }
    return appliance;
}
@end

运行代码：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    Appliance *airConditioning = [HaierFactory factoryWithString:kAirConditioning];
    [airConditioning work];
    Appliance *tv = [HaierFactory factoryWithString:kTelevision];
    [tv work];
    NSLog(@"-------------------");
    
    Appliance *mideaAir = [MideaFactory factoryWithString:kAirConditioning];
    [mideaAir work];
}

打印结果：

夏天开海尔空调好凉快呀
用海尔电视看龙珠
-------------------
夏天开美的空调好凉快呀

三、总结

工厂方法模式是简单工厂模式的延伸，它继承了简单工厂模式的优点，同时还弥补了简单工厂模式的不足。工厂方法模式是使用频率最高的设计模式之一，是很多开源框架和API类库的核心模式。

1、优点

1、在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户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。

2、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。它能够让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，就正是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。

3、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”。

2、缺点

1、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。

2、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。

3、适用场景

1、客户端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，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。

2、抽象工厂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。

Demo地址：iOS-Design-Patterns