工厂方法？按图索骥！

前言

还记得在第3节的简单工厂模式，我们实现了一个简易计算器。简单工厂模式的最大优点在于工厂类中包含了必要的逻辑判断，根据客户端的选择条件动态实例化相关类，去除了与具体运算类的依赖。

但其问题也就在这里，如果要加一个‘求余’运算符的功能，我们需要在运算工厂类的方法里加‘Case’的分支条件的，那这就必然涉及到修改原有的类？这就等于说，我们不但对扩展开放了，对修改也开放了，就违背了开放-封闭原则。那有没有一种方法既可以实现简单工厂方法的作用，又能够避免修改已有的类呢？

有的，那就是我们之后将介绍的工厂方法模式。

什么是工厂方法模式？

工厂方法模式（Factory method），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。

在之前的简单工厂方法实现中，**工厂类与分支耦合（如果新增一种运算符，需要在工厂类中添加一个分支）。既然工厂类与分支耦合，那么根据依赖倒置原则，我们可以将工厂类抽象成一个接口，**该接口只有一个方法，那就是创建对应的运算符，**通过这种方式，将两者进行解耦合，**其UML类图如下。

工厂方法实现

我们来看看如果使用工厂方法，应该如何实现之前的简易计算器。

再次回顾一下计算器的要求：“实现一个计算器程序，要求输入两个数和运算符号，得到结果，暂时实现加减乘除即可，考虑之后的运算符扩充。”基于工厂方法，我们可以将UML类图设计成这样：

运算符类

运算符类跟第3节相同，在此不再赘述。

package com.whitedew.factorymethod;

//操作类
public class Operation {
    //子类能继承父类的所有属性，但父类若为私有属性，子类只是拥有，无法使用。
    //因此使用protected修饰
    protected double numberA = 0;
    protected double numberB = 0;

    public double getNumberA() {
        return numberA;
    }

    public void setNumberA(double numberA) {
        this.numberA = numberA;
    }

    public double getNumberB() {
        return numberB;
    }

    public void setNumberB(double numberB) {
        this.numberB = numberB;
    }

    public double getResult() {
        double result = 0;
        return result;
    }
}

具体运算类

同第3节的代码，此处省略。

工厂接口

所有的具体运算类都需要一个工厂来实现这个接口。

public interface IFactory {
     Operation createOperation();
}

运算类的工厂

所有的运算类都需要一个对应的工厂，来实现上面的那个工厂接口，并且由这个工厂实例来创建不同的产品实例。以乘法为例：

public class MultiFactory implements IFactory {

    @Override
    public Operation createOperation() {
        return new OperationMulti();
    }
}

计算器的客户端

由于switch case已经从工厂类中移除，于是有关运算符的判断就需要放到客户端来实现了。

package com.whitedew.factorymethod;
public class CalculatorClient {
    public static void main(String[] args) {
        IFactory iFactory = null;
        int numberA = 0;
        int numberB = 0;
        String operationStr = null;

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("请输入数字A : ");
        // 判断是否还有输入
        if (scanner.hasNext()) {
            numberA = scanner.nextInt();
            System.out.println("输入的数据为：" + numberA);
        }

        System.out.print("请选择运算符(+-*/): ");
        // 判断是否还有输入
        if (scanner.hasNext()) {
            operationStr = scanner.next();
            System.out.println("选择的运算符为：" + operationStr);
        }

        System.out.print("请输入数字B : ");
        // 判断是否还有输入
        if (scanner.hasNext()) {
            numberB = scanner.nextInt();
            System.out.println("输入的数据为：" + numberB);
        }

        switch (operationStr) {
            case "+":
                iFactory = new AddFactory();
                break;
            case "-":
                iFactory = new SubFactory();
                break;
            case "*":
                iFactory = new MultiFactory();
                break;
            case "/":
                iFactory = new DivFactory();
                break;
            default:
                System.out.println("操作符为空");
                System.exit(0);
        }
        Operation operation = iFactory.createOperation();
        operation.setNumberA(numberA);
        operation.setNumberB(numberB);
        double result = operation.getResult();

        System.out.println("结果为" + numberA + operationStr + numberB + "=" + result);

    }
}

结果

运算结果如下，3*5：

总结

从上面的例子可以看出，工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象和推广。由于使用了多态性，工厂方法模式保持了简单工厂模式的优点，而且克服了它的缺点（即违背开放-封闭原则）。

但这种方法也带来了另外一个弊端：每加一个产品，就需要加一个产品工厂的类，增加了额外的开发量，但是这个缺点在大部分时候都是可以接收的。同时，由于判断逻辑放在了客户端，增加了客户端的代码开发量，有关这一点，在Java语言中，可以通过抽象工厂模式+反射来实现，详见第5节抽象工厂模式。

参考资料

《大话设计模式》

代码实现