Java设计模式-工厂方法模式

工厂方法模式

  现实生活中社会分工越来越细，越来越专业化。各种产品有专门的工厂生产，彻底告别了自给自足的小农经济时代，这大大缩短了产品的生产周期，提高了生产效率。同样，在软件开发中能否做到软件对象的生产和使用相分离呢？

工厂方法模式的定义与特点

  工厂方法（FactoryMethod）模式的定义：定义一个创建产品对象的工厂接口，将产品对象的实际创建工作推迟到具体子工厂类当中。这满足创建型模式中所要求的“创建与使用相分离”的特点。
  我们把被创建的对象称为“产品”，把创建产品的对象称为“工厂”。如果要创建的产品不多，只要一个工厂类就可以完成，这种模式叫“简单工厂模式”，它不属于 GoF 的 23 种经典设计模式，它的缺点是增加新产品时会违背“开闭原则”。
  工厂方法模式”是对简单工厂模式的进一步抽象化，其好处是可以使系统在不修改原来代码的情况下引进新的产品，即满足开闭原则。

  工厂方法模式的主要优点有：

1. 用户只需要知道具体工厂的名称就可得到所要的产品，无须知道产品的具体创建过程；
2. 在系统增加新的产品时只需要添加具体产品类和对应的具体工厂类，无须对原工厂进行任何修改，满足开闭原则；

  其缺点是：每增加一个产品就要增加一个具体产品类和一个对应的具体工厂类，这增加了系统的复杂度。

工厂方法模式的结构与实现

  工厂方法模式由抽象工厂、具体工厂、抽象产品和具体产品等4个要素构成。
  下面来分析其基本结构和实现方法。

1. 工厂方法模式的结构

  工厂方法模式的主要角色如下。

1. 抽象工厂（Abstract Factory）：提供了创建产品的接口，调用者通过它访问具体工厂的工厂方法 newProduct()来创建产品。
2. 具体工厂（ConcreteFactory）：主要是实现抽象工厂中的抽象方法，完成具体产品的创建。
3. 抽象产品（Product）：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能。
4. 具体产品（ConcreteProduct）：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间一一对应。
   其结构图所示
   

2. 工厂方法模式的实现

package FactoryMethod;

public class FactoryMethodTest {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            Product a;
            AbstractFactory af = (AbstractFactory) ReadXML.getObject();
            a = af.newProduct();
            a.show();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}

/*抽象产品：提供了产品的接口*/
interface Product {
    public void show();
}

/*具体产品1：实现抽象产品中的抽象方法*/
class ConcreteProduct1 implements Product {
    public void show() {
        System.out.println("具体产品1显示...");
    }
}

/*具体产品2：实现抽象产品中的抽象方法*/
class ConcreteProduct2 implements Product {
    public void show() {
        System.out.println("具体产品2显示...");
    }
}

/*抽象工厂：提供了厂品的生成方法*/
interface AbstractFactory {
    public Product newProduct();
}

/*具体工厂1：实现了厂品的生成方法*/
class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {
    public Product newProduct() {
        System.out.println("具体工厂1生成-->具体产品1...");
        return new ConcreteProduct1();
    }
}

/*具体工厂2：实现了厂品的生成方法*/
class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory {
    public Product newProduct() {
        System.out.println("具体工厂2生成-->具体产品2...");
        return new ConcreteProduct2();
    }
}

package FactoryMethod;

import org.w3c.dom.Document;
import org.w3c.dom.Node;
import org.w3c.dom.NodeList;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilder;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;
import java.io.File;

public class ReadXML {
    //该方法用于从XML配置文件中提取具体类类名，并返回一个实例对象
    public static Object getObject() {
        try {
            //创建文档对象
            DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
            DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
            Document doc;
            String relativelyPath= Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResource("").getPath();
            doc = builder.parse(new File(relativelyPath+"FactoryMethod/config.xml"));
            //获取包含类名的文本节点
            NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
            Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();
            String cName = "FactoryMethod." + classNode.getNodeValue();
            //System.out.println("新类名："+cName);
            //通过类名生成实例对象并将其返回
            Class<?> c = Class.forName(cName);
            Object obj = c.newInstance();
            return obj;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

  注意：该程序中用到了 XML 文件；内容如下

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<config>
    <className>ConcreteFactory1</className>
</config>

程序运行结果如下：

具体工厂1生成-->具体产品1...
具体产品1显示...

如果将 XML 配置文件中的 ConcreteFactory1 改为 ConcreteFactory2，则程序运行结果如下：

具体工厂2生成-->具体产品2...
具体产品2显示...

工厂方法模式应用场景

  工厂方法模式通常适用于以下场景。

1. 客户只知道创建产品的工厂名，而不知道具体的产品名。如 TCL 电视工厂、海信电视工厂等。
2. 创建对象的任务由多个具体子工厂中的某一个完成，而抽象工厂只提供创建产品的接口。
3. 客户不关心创建产品的细节，只关心产品的品牌。

工厂方法模式应用场景

  工厂方法模式通常适用于以下场景。

1. 客户只知道创建产品的工厂名，而不知道具体的产品名。如 TCL 电视工厂、海信电视工厂等。
2. 创建对象的任务由多个具体子工厂中的某一个完成，而抽象工厂只提供创建产品的接口。
3. 客户不关心创建产品的细节，只关心产品的品牌。

工厂方法模式的扩展

当需要生成的产品不多且不会增加，一个具体工厂类就可以完成任务时，可删除抽象工厂类。这时工厂方法模式将退化到简单工厂模式，其结构图如图所示。