类创建型设计模式：简单工厂模式

前言

本文章根据刘伟(Sunny) 的设计模式一书记录的笔记，感谢作者的知识分享。

工厂模式是最常用的一类创建型设计模式，通常我们所说的工厂模式是指工厂方法模式，它也是使用频率最高的工厂模式。本章将要学习的简单工厂模式是工厂方法模式的“小弟”，它不属于GoF 23种设计模式，但在软件开发中应用也较为频繁，通常将它作为学习其他工厂模式的入门。此外，工厂方法模式还有一位“大哥”——抽象工厂模式。这三种工厂模式各具特色，难度也逐个加大，在软件开发中它们都得到了广泛的应用，成为面向对象软件中常用的创建对象的工具。

定义

简单工厂模式：定义一个工厂类，它可以根据参数的不同返回不同类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。因为在简单工厂模式中用于创建实例的方法是静态(static)方法，因此简单工厂模式又被称为静态工厂方法(Static Factory Method)模式，它属于类创建型模式。

简单工厂模式的要点在于：当你需要什么，只需要传入一个正确的参数，就可以获取你所需要的对象，而无须知道其创建细节。简单工厂模式结构比较简单，其核心是工厂类的设计。

实现

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。

在简单工厂模式中，客户端通过工厂类来创建一个产品类的实例，而无须直接使用new关键字来创建对象，不需要考虑这个产品是如何生成的.客户端得到产品之后,可以直接使用.

模式结构图如图:

对比

不使用设计模式:

产品类十分庞大复杂,需要扩展时,就需要重新修改产品类的代码,同时里面包含大量的if-else代码.

使用简单工厂模式重构:

	//抽象图表接口：抽象产品类  
	interface Chart {  
	    public void display();  
	}  
	
	//柱状图类：具体产品类  
	class HistogramChart implements Chart {  
	    public HistogramChart() {  
	        System.out.println("创建柱状图！");  
	    }  
	
	    public void display() {  
	        System.out.println("显示柱状图！");  
	    }  
	}  
	
	//饼状图类：具体产品类  
	class PieChart implements Chart {  
	    public PieChart() {  
	        System.out.println("创建饼状图！");  
	    }  
	
	    public void display() {  
	        System.out.println("显示饼状图！");  
	    }  
	}  
	
	//折线图类：具体产品类  
	class LineChart implements Chart {  
	    public LineChart() {  
	        System.out.println("创建折线图！");  
	    }  
	
	    public void display() {  
	        System.out.println("显示折线图！");  
	    }  
	}  
	
	//图表工厂类：工厂类  
	class ChartFactory {  
	    //静态工厂方法  
	    public static Chart getChart(String type) {  
	        Chart chart = null;  
	        if (type.equalsIgnoreCase("histogram")) {  
	            chart = new HistogramChart();  
	            System.out.println("初始化设置柱状图！");  
	        }  
	        else if (type.equalsIgnoreCase("pie")) {  
	            chart = new PieChart();  
	            System.out.println("初始化设置饼状图！");  
	        }  
	        else if (type.equalsIgnoreCase("line")) {  
	            chart = new LineChart();  
	            System.out.println("初始化设置折线图！");              
	        }  
	        return chart;  
	    }  
	}
	class Client {  
	    public static void main(String args[]) {  
	        Chart chart;  
	        chart = ChartFactory.getChart("histogram"); //通过静态工厂方法创建产品  
	        chart.display();  
	    }  
	}

每次需要扩展增加新的产品的时候,只需要继承产品接口,修改工厂类中的代码就可以实现扩展.

总结

Sunny软件公司开发人员发现在创建具体Chart对象时，每更换一个Chart对象都需要修改客户端代码中静态工厂方法的参数，客户端代码将要重新编译，这对于客户端而言，违反了“开闭原则”.

简单工厂模式提供了专门的工厂类用于创建对象，将对象的创建和对象的使用分离开，它作为一种最简单的工厂模式在软件开发中得到了较为广泛的应用。

• 简单工厂模式的主要缺点如下：
  (1) 由于工厂类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。
  (2) 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难度。
  (3) 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。
  (4) 简单工厂模式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
  在以下情况下可以考虑使用简单工厂模式：
  (1) 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。
  (2) 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。