设计模式-工厂方法模式(Factory Method)

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。

类型：创建类模式

类图：

    在工厂方法模式中，抽象产品类Product负责定义产品的共性，实现对事物最抽象定义；Creator为抽象创建类，也就是抽象工厂，具体如何创建产品类是由具体的实现工厂ConcreteCreator完成的。工厂方法模式的变种较多，我们来看一个比较实用的通用源码。

工厂方法模式代码：

 1 abstract class IProduct {  2     public abstract void productMethod();  3 }  4   

 5 class Product extends IProduct {  6     public void productMethod() {  7         System.out.println("产品");  8  }  9 } 10   

11 abstract class IFactory { 12     public abstract IProduct createProduct(); 13 } 14   

15 class Factory extends IFactory { 16     public IProduct createProduct() { 17         return new Product(); 18  } 19 } 20   

21 public class Client { 22     public static void main(String[] args) { 23         IFactory factory = new Factory(); 24         IProduct prodect = factory.createProduct(); 25  prodect.productMethod(); 26  } 27 }  

工厂模式：

    首先需要说一下工厂模式。工厂模式根据抽象程度的不同分为三种：简单工厂模式（也叫静态工厂模式）、本文所讲述的工厂方法模式、以及抽象工厂模式。工厂模式是编程中经常用到的一种模式。它的主要优点有：

　　1、可以使代码结构清晰，有效地封装变化。在编程中，产品类的实例化有时候是比较复杂和多变的，通过工厂模式，将产品的实例化封装起来，使得调用者根本无需关心产品的实例化过程，只需依赖工厂即可得到自己想要的产品。

　　2、对调用者屏蔽具体的产品类。如果使用工厂模式，调用者只关心产品的接口就可以了，至于具体的实现，调用者根本无需关心。即使变更了具体的实现，对调用者来说没有任何影响。

　　3、降低耦合度。产品类的实例化通常来说是很复杂的，它需要依赖很多的类，而这些类对于调用者来说根本无需知道，如果使用了工厂方法，我们需要做的仅仅是实例化好产品类，然后交给调用者使用。对调用者来说，产品所依赖的类都是透明的。

 

工厂方法模式：

    通过工厂方法模式的类图可以看到，工厂方法模式有四个要素：

　　1、工厂接口。工厂接口是工厂方法模式的核心，与调用者直接交互用来提供产品。在实际编程中，有时候也会使用一个抽象类来作为与调用者交互的接口，其本质上是一样的。

　　2、工厂实现。在编程中，工厂实现决定如何实例化产品，是实现扩展的途径，需要有多少种产品，就需要有多少个具体的工厂实现。

　　3、产品接口。产品接口的主要目的是定义产品的规范，所有的产品实现都必须遵循产品接口定义的规范。产品接口是调用者最为关心的，产品接口定义的优劣直接决定了调用者代码的稳定性。同样，产品接口也可以用抽象类来代替，但要注意最好不要违反里氏替换原则。

　　4、产品实现。实现产品接口的具体类，决定了产品在客户端中的具体行为。

   前文提到的简单工厂模式跟工厂方法模式极为相似，区别是：简单工厂只有三个要素，他没有工厂接口，并且得到产品的方法一般是静态的。因为没有工厂接口，所以在工厂实现的扩展性方面稍弱，可以算所工厂方法模式的简化版，关于简单工厂模式，在此一笔带过。

      

适用场景：

    不管是简单工厂模式，工厂方法模式还是抽象工厂模式，他们具有类似的特性，所以他们的适用场景也是类似的。

    首先，作为一种创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象，特别是只需要通过new就可以完成创建的对象，无需使用工厂模式。如果使用工厂模式，就需要引入一个工厂类，会增加系统的复杂度。

    其次，工厂模式是一种典型的解耦模式，迪米特法则在工厂模式中表现的尤为明显。假如调用者自己组装产品需要增加依赖关系时，可以考虑使用工厂模式。将会大大降低对象之间的耦合度。

    再次，由于工厂模式是依靠抽象架构的，它把实例化产品的任务交由实现类完成，扩展性比较好。也就是说，当需要系统有比较好的扩展性时，可以考虑工厂模式，不同的产品用不同的实现工厂来组装。

典型应用

    要说明工厂模式的优点，可能没有比组装汽车更合适的例子了。场景是这样的：汽车由发动机、轮、底盘组成，现在需要组装一辆车交给调用者。假如不使用工厂模式，代码如下：

 1 class Engine {  2     public void getStyle(){  3         System.out.println("这是汽车的发动机");  4  }  5 }  6 class Underpan {  7     public void getStyle(){  8         System.out.println("这是汽车的底盘");  9  } 10 } 11 class Wheel { 12     public void getStyle(){ 13         System.out.println("这是汽车的轮胎"); 14  } 15 } 16 public class Client { 17     public static void main(String[] args) { 18         Engine engine = new Engine(); 19         Underpan underpan = new Underpan(); 20         Wheel wheel = new Wheel(); 21         ICar car = new Car(underpan, wheel, engine); 22  car.show(); 23  } 24 }  

　　可以看到，调用者为了组装汽车还需要另外实例化发动机、底盘和轮胎，而这些汽车的组件是与调用者无关的，严重违反了迪米特法则，耦合度太高。并且非常不利于扩展。另外，本例中发动机、底盘和轮胎还是比较具体的，在实际应用中，可能这些产品的组件也都是抽象的，调用者根本不知道怎样组装产品。假如使用工厂方法的话，整个架构就显得清晰了许多。

 1 abstract class IFactory {  2     public abstract ICar createCar();  3 }  4 class Factory extends IFactory {  5     public ICar createCar() {  6         Engine engine = new Engine();  7         Underpan underpan = new Underpan();  8         Wheel wheel = new Wheel();  9         ICar car = new Car(underpan, wheel, engine); 10         return car; 11  } 12 } 13 public class Client { 14     public static void main(String[] args) { 15         IFactory factory = new Factory(); 16         ICar car = factory.createCar(); 17  car.show(); 18  } 19 }  

　　使用工厂方法后，调用端的耦合度大大降低了。并且对于工厂来说，是可以扩展的，以后如果想组装其他的汽车，只需要再增加一个工厂类的实现就可以。无论是灵活性还是稳定性都得到了极大的提高。

　　 简单工厂模式

     我们这样考虑一个问题：一个模块仅需要一个工厂类，没有必要把它产生出来，使用静态的方法就可以了。

　使用简单工厂模式实现代码:

 1 class Factory{  2     public static ICar createCar() {  3         Engine engine = new Engine();  4         Underpan underpan = new Underpan();  5         Wheel wheel = new Wheel();  6         ICar car = new Car(underpan, wheel, engine);  7         return car;  8  }  9 } 10 public class Client { 11     public static void main(String[] args) { 12         ICar car = Factory.createCar(); 13  car.show(); 14  } 15 }  

 Factory类仅有两个地方变化：去掉继承抽象类，并在createCar()前增加static关键字。工厂类发生变化，也同时引起了调用者Client的变化。

　　简单工厂模式是工厂方法模式的弱化，因为简单，所以被称为简单工厂模式（Simple Factory Pattern），也叫做静态工厂模式。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。

最佳实践

    工厂方法模式在项目中使用得非常频繁，以至于很多代码中都包含工厂方法模式。该模式几乎尽人皆知，但不是每个人都能用得好。熟能生巧，熟练掌握该模式，多思考工厂方法如何应用，而且工厂方法模式还可以与其他模式混合使用（例如模版方法模式、单例模式、原型模式等），变化出无穷的优秀设计，这也正是软件设计和开发的乐趣所在。