简单工厂模式

概念

简单工厂模式（Simple Factory Pattern）是指由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例，但它不属于 GOF 23 种设计模式。简单工厂适用于工厂类负责创建的对象较少的场景，且客户端只需要传入工厂类的参数，对于如何创建对象的逻辑不需要关心。

角色

在简单工厂模式结构图中包含如下几个角色：

• Factory（工厂角色）：工厂角色即工厂类，它是简单工厂模式的核心，负责实现创建所有产品实例的内部逻辑；工厂类可以被外界直接调用，创建所需的产品对象；在工厂类中提供了静态的工厂方法factoryMethod()，它的返回类型为抽象产品类型Product。
• Product（抽象产品角色）：它是工厂类所创建的所有对象的父类，封装了各种产品对象的公有方法，它的引入将提高系统的灵活性，使得在工厂类中只需定义一个通用的工厂方法，因为所有创建的具体产品对象都是其子类对象。
• ConcreteProduct（具体产品角色）：它是简单工厂模式的创建目标，所有被创建的对象都充当这个角色的某个具体类的实例。每一个具体产品角色都继承了抽象产品角色，需要实现在抽象产品中声明的抽象方法。

结构图

简单工厂模式结构图.png

案例

以课程为例，定义 ICourse 接口：

public interface ICourse{
    //录制视频
    void record();
}

创建一个 Java 课程实现类：

public class JavaCourse implements ICourse{
    public void record(){
        System.out.println("录制 Java 课程");
    }
}

客户端调用代码如下：

public static void main(String[] args){
    ICourse course = new JavaCourse();
    course.record();
}

如上代码，父类 ICourse 指向子类 JavaCourse 的引用，应用层代码需要依赖 JavaCourse，如果业务扩展，增加 PythonCourse 等课程，客户端的依赖将变得越来越臃肿，需要减弱依赖，将具体课程的创建细节隐藏。

增加 PythonCourse 类：

public class PythonCourse implements ICourse{
    public void record(){
        System.out.println("录制 Python 课程");
    }
}

使用简单工厂优化，创建 CourseFactory 工厂类：

public class CourseFactory{
    public ICourse create(String name){
        if("java".equals(name)){
            return new JavaCourse();
        }else if("python".equals(name)){
            return new PythonCourse();
        }else{
            return null;
        }
    }
}

修改客户端调用代码：

public static void main(String[] args){
    CourseFactory factory = new CourseFactory();
    factory.create("java");
}

类图如下：

课程类图.png

这样客户端的调用是简单了，但随着业务扩展，需要增加课程，则工厂类中的 create() 方法每次都需要修改代码逻辑，不符合开闭原则。

用反射对工厂类进行优化：

public class CourseFactory{
    public ICourse create(String className){
        try{
            if(!(null == className || "".equals(className))) {
                return (ICourse) Class.forName(className).newInstance();
            }
        } catch(Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

修改客户端调用代码：

public static void main(String[] args){
    CourseFactory factory = new CourseFactory();
    ICourse course = factory.create("com.aaron.pattern.factory.simple.JavaCourse");
    course.record();
}

优化之后，产品不断丰富不需要修改 CourseFactory 中的代码。但是，有个问题是，方法参数是字符串，可控性有待提升，而且还需要强制转型。我们再修改一下代码：

public ICourse create(Class clazz){
    try {
        if (null != clazz) {
            return clazz.newInstance();
        }
    }catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}

再次优化客户端代码：

public static void main(String[] args){
    CourseFactory factory = new CourseFactory();
    ICourse course = factory.create(JavaCourse.class);
    course.record();
}

再看类图：

优化类图.png

总结

优点

• 工厂类包含必要的判断逻辑，可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例，客户端可以免除直接创建产品对象的职责，而仅仅“消费”产品，简单工厂模式实现了对象创建和使用的分离
• 客户端无须知道创建的具体产品类的类名，只需要知道具体产品类所对应的参数即可
• 通过引入配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性

缺点

• 由于工厂类中集中了所有产品的创建逻辑，职责过重，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响
• 使用简单工厂模式势必会增加系统中类的个数（引入了新的工厂类），增加了系统的复杂度和理解程度
• 系统扩展困难，一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑，在产品类型较多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展和维护
• 简单工厂由于使用了静态工厂方法，造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构

适用场景

• 工厂类负责创建的对象比较少，由于创建的对象较少，不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂
• 客户端只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象并不关心