聊聊设计模式——工厂方法模式

目录

1.工厂方法模式定义

2.优点

3.缺点

4.工厂方法模式结构说明

5.工作流程

6.示例

7.应用场景

8.本质

9.涉及的设计原则

10.相关设计模式

11.开源框架中的应用：

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工厂方法模式定义：

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

优点：

1. 满足开闭原则：工厂方法模式支持扩展，通过创建不同的具体工厂类来添加新的产品，不需要修改现有代码。

2. 支持多态：客户端可以通过抽象工厂类和产品接口进行编程，从而实现多态。

3. 维护性好：每个产品的创建都由具体工厂类负责，代码结构清晰，易于维护。

缺点：

1. 增加了类的数量：引入了额外的工厂类，增加了类的数量，可能导致类的层次结构较深。

2. 复杂性增加：对于简单的场景，工厂方法模式可能会显得过于复杂。

工厂方法模式结构说明：

1. 抽象工厂接口（Creator）：抽象工厂接口定义了一个工厂方法（FactoryMethod），该方法用于创建产品对象。这个接口可以是一个抽象类或接口。

2. 具体工厂类（ConcreteCreator）：具体工厂类是抽象工厂接口的具体实现，它实现了工厂方法，用于创建具体的产品对象。

3. 抽象产品接口（Product）：抽象产品接口定义了产品对象的通用接口，客户端通过该接口与具体产品对象进行交互。这个接口可以是一个抽象类或接口。

4. 具体产品类（Concrete Product）：具体产品类是抽象产品接口的具体实现，实现了抽象产品接口定义的接口。

工作流程：

1. 客户端（Client）通过调用具体工厂类的工厂方法来创建产品对象，而不是直接实例化产品类。

2. 具体工厂类根据客户端的请求，创建并返回具体产品对象。

3. 客户端使用具体产品对象进行操作。

示例：

定义一个抽象产品类Door，它包含一个抽象方法show() ，表示产品的展示：

// 抽象产品类
public abstract class Door {
    public abstract void show();
}

定义具体产品类WoodDoor和IronDoor，它们继承自抽象产品类Door，并实现了抽象方法show() ：

public class WoodDoor extends Door {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("我是木门...");
    }
}

// 具体的产品类 - 铁门
public class IronDoor extends Door {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("我是铁门...");
    }
}

定义一个抽象工厂类Creator，它包含一个抽象方法createDoor() ，表示创建产品：

// 抽象工厂类
public abstract class Creator {
    public abstract Door createDoor();
}

定义具体工厂类WoodFactory和IronFactory，它们继承自抽象工厂类Creator，并实现了抽象方法createDoor() ：

// 具体工厂类 - 木材工厂
public class WoodFactory  extends Creator {
    @Override
    public Door createDoor() {
        return new WoodDoor();
    }
}

// 具体工厂类 - 钢铁工厂
public class IronFactory extends Creator {
    @Override
    public Door createDoor() {
        return new IronDoor();
    }
}

在客户端代码中，通过对应工厂类创建具体产品对象：

/*
工厂方法模式：将产品的细节延迟实现在工厂子类中，对扩展友好，符合开闭原则。
 */
public class FactoryMethodClient {
    public static void main(String[] args) {
        // 生产木门
        Creator creator = new WoodFactory();
        Door door = creator.createDoor();
        door.show();

        // 生产铁门
        creator = new IronFactory();
        door = creator.createDoor();
        door.show();
    }
}

应用场景：

1. 当一个类无法预知需要创建哪个具体对象时，可以使用工厂方法模式。这允许子类决定创建的对象类型，从而实现对象创建的多态性。

2. 当需要在不同的情况下创建不同类型的对象时，工厂方法模式可以根据不同的条件创建不同的具体对象。

3. 当希望通过工厂类来集中管理和维护对象的创建，方便后续的修改和扩展。

本质：

        工厂方法模式的本质是将对象的创建过程延迟到子类中，以达到客户端与具体对象之间解耦的目的，同时支持多态性。

涉及的设计原则：

1. 开闭原则（Open/Closed Principle）：通过创建不同的具体工厂类，可以扩展工厂模式的功能，而不需要修改现有的客户端代码，符合开闭原则。

2. 依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle）：工厂方法模式通过抽象工厂接口和抽象产品接口，实现了高层模块（客户端）不依赖于底层模块（具体产品），符合依赖倒置原则。

相关设计模式：

1. 简单工厂模式（Simple Factory Pattern）：简单工厂模式是工厂方法模式的一种特例，它通常使用一个静态方法来创建对象，而工厂方法模式将对象的创建延迟到子类中。

2. 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）：抽象工厂模式也用于创建一组相关的对象，但它将工厂和产品的组合进行抽象，支持创建多个不同产品族的对象。

开源框架中的应用：

1. ava标准库：Java标准库中的java.util.Calendar类包含一个getInstance()工厂方法，根据不同的条件（如时区）创建不同的日历对象，例如GregorianCalendar。

2. Spring框架：Spring框架中的BeanFactory接口和其具体实现类，如XmlBeanFactory和DefaultListableBeanFactory，使用工厂方法来创建和管理Bean对象。客户端通过BeanFactory接口来获取具体的Bean对象，实现了对象创建和使用的解耦。

3. JUnit框架：JUnit测试框架中的TestSuite类使用工厂方法来创建测试套件（suite），根据不同的条件选择不同的测试用例集合。

这些示例中，工厂方法模式帮助框架提供了一种灵活的方式来创建对象，同时封装了对象的具体创建细节，从而使客户端代码更加清晰和可维护。