工厂方法模式

1. 定义

• Define an interface for creating an object,but let subclasses decide which class to instantiate.Factory Method lets a class defer instantiation to subclasses.
• 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。

2. 优点

• 良好的封装性，代码结构清晰
  一个对象创建是有条件约束的，如一个调用者需要一个具体的产品对象，只要知道这个产品的类名（或约束字符串）就可以了，不用知道创建对象的艰辛过程，降低模块间的耦合。

• 工厂方法模式的扩展性非常优秀
  在增加产品类的情况下，只要适当地修改具体的工厂类或扩展一个工厂类，就可以完成“拥抱变化”。

• 屏蔽产品类
  这一特点非常重要，产品类的实现如何变化，调用者都不需要关 心，它只需要关心产品的接口，只要接口保持不变，系统中的上层模块就不要发生变化。因为产品类的实例化工作是由工厂类负责的，一个产品对象具体由哪一个产品生成是由工厂类决定的。
  在数据库开发中，大家应该能够深刻体会到工厂方法模式的好处：如果使用JDBC连接数据库，数据库从MySQL切换到Oracle，需要改动的地方就是切换一下驱动名称（前提条件是SQL语句是标准语句），其他的都不需要修改，这是工厂方法模式灵活性的一个直接案例。

• 工厂方法模式是典型的解耦框架
  高层模块只需要知道产品的抽象类，其他的实现类都不用关心，符合迪米特法则，我不需要的就不要去交流；也符合依赖倒置原则，只依赖产品类的抽象；当然也符合里氏替换原则，使用产品子类替换产品父类ok的。

3. 使用场景

工厂方法模式是new一个对象的替代品，所以在所有需要生成对象的地方都可以使用，但是需要慎重地考虑是否要增加一个工厂类进行管理，增加代码的复杂度。

• 需要灵活的、可扩展的框架时，可以考虑采用工厂方法模式。
  万物皆对象，那万物也就皆产品类，例如需要设计一个连接邮件服务器的框架，有三种网络协议可供选择: POP3、IMAP、HTTP，我们就可以把这三种连接方法作为产品类，定义一个接口如 IConnectMail，然后定义对邮件的操作方法，用不同的方法实现三个具体的产品类（也就是连接方式）再定义一个工厂方法，按照不同的传入条件，选择不同的连接方式。如此设计， 可以做到完美的扩展，如某些邮件服务器提供了WebService接口，很好，我们只要增加一个产品类就可以了。

• 工厂方法模式可以用在异构项目中

• 可以使用在测试驱动开发的框架下（基本不用了）
  例如，测试一个类A，就需要把与类A有关联关系的类B也同时产生出来，我们可以使用工厂方法模式把类B虚拟出来，避免类A与类B的耦合。目前由于JMock和EasyMock的诞生，该使用场景已经弱化了，可以在遇到此种情况时直接考虑使用JMock或EasyMock。

4. 工厂方法模式的扩展

工厂方法模式有很多扩展，而且与其他模式结合使用威力更大 。

4.1 缩小为简单工厂模式（Simple Factory Pattern）

该模式是工厂方法模式的弱化，也叫静态工厂模式。

将工厂方法模式中的抽象工厂类去掉，然后工厂的实现类中把创建对象的方法改为静态方法（方法前加static）。

在实际项目中，采用该方法的案例还是比较多的，其缺点是工厂类的扩展比较困难，不符合开闭原则，但它仍然是一个非常实用的设计模式。

4.2 升级为多个工厂类

• 应用场景
  当在一个比较复杂的项目中，经常会遇到初始化一个对象很耗费精力的情况，所有的产品类都放到一个工厂方法中进行初始化会使代码结构不清晰。例如，一个产品类有5个具体实现，每个实现类的初始化（不仅仅是new，初始化包括new一个对象，并对对象设置一定的初始值）方法都不相同，如果写在一个工厂方法中，势必会导致该方法巨大无比。
  所以，考虑到需要结构清晰，我们就为每个产品定义一个创造者，然后由调用者自己去选择与哪个工厂方法关联。

注意 抽象方法中已经不再需要传递相关参数了，因为每一个具体的工厂都已经非常明确自己的职责：创建自己负责的产品类对象。

• 优点：创建类的职责清晰，结构简单

• 缺点：但是给可扩展性和可维护性带来了一定的影响
  如果要扩展一个产品类，就需要建立一个相应的工厂类，这样就增加了扩展的难度。
  因为工厂类和产品类的数量相同，维护时需要考虑两个对象之间的关系。

当然，在复杂的应用中一般采用多工厂的方法，然后再增加一个协调类，避免调用者与各个子工厂交流，协调类的作用是封装子工厂类，对高层模块提供统一的访问接口**。

4.3 替代单例模式

• 定义一个private的无参构造函数
  目的是不允许通过new的方式创建一个对象

• 单例工厂通过反射方式创建
  通过获得类构造器，然后设置访问权限，生成一个对象，然后提供外部访问，保证内存中的对象唯一。
  当然，其他类也可以通过反射的方式建立一个单例对象，确实如此，但是一个项目或团队是有章程和规范的，何况已经提供了一个获得单例对象的方法，为什么还要重新创建一个新对象呢？除非是有人作恶。

4.4 延迟初始化（Lazy initialization）

• 定义

一个对象被消费完毕后，并不立刻释放，工厂类保持其初始状态，等待再次被使用。延迟初始化是工厂方法模式的一个扩展应用。

• 实现方式

通过定义一个Map容器，容纳所有产生的对象，如果在Map容器中已经有的对象，则直接取出返回；如果没有，则根据需要的类型产生一个对象并放入到Map容器中，以方便下次调用。

• 扩展

  • 限制某一个产品类的最大实例化数量
    限制某一个产品类的最大实例化数量，可以通过判断 Map中已有的对象数量来实现，这样的处理是非常有意义的，例如JDBC连接数据库，都会要求设置一个MaxConnections最大连接数量，该数量就是内存中最大实例化的数量。

  • 延迟加载还可以用在对象初始化比较复杂的情况下
    例如硬件访问，涉及多方面的交互，则可以通过延迟加载降低对象的产生和销毁带来的复杂性。

最后附一张思维导图：

工厂方法模式.png