编程自学指南：java程序设计开发，Java 工厂方法设计模式详解，工厂方法模式的核心思想：将对象创建延迟到子类，工厂方法模式优化代码

编程自学指南：java程序设计开发，Java 工厂方法设计模式详解课件

一、课程信息

学习目标

理解工厂方法模式的核心思想：将对象创建延迟到子类
掌握四大核心角色的设计方法
能通过工厂方法模式优化代码，避免if-else冗余
区分工厂方法与简单工厂的差异及适用场景

二、课程导入：生活中的工厂

🌰 场景模拟：汽车生产

传统方式：用户直接 new 不同类型的车（new ElectricCar()）
问题：新增车型需修改所有创建代码，违反开闭原则
工厂方法方案：定义统一工厂接口，每种车由独立工厂生产

三、核心概念与角色

1. 模式定义

定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类。
核心：将对象创建过程抽象化，通过多态实现扩展

2. 四大核心角色

角色名称	作用	类比造车厂案例
抽象产品	定义产品公共接口 / 抽象类	`Car`接口（有`drive()`方法）
具体产品	实现抽象产品的具体类	`ElectricCar`、`GasCar`
抽象工厂	声明创建产品的抽象方法	`CarFactory`接口（`createCar()`）
具体工厂	实现抽象工厂，创建具体产品	`ElectricCarFactory`、`GasCarFactory`

四、实现步骤与案例

🔧 案例 1：造车厂系统

步骤 1：定义抽象产品

// 抽象产品：所有车都能驾驶
public interface Car {
    void drive();
}

步骤 2：实现具体产品

// 具体产品：电动车
public class ElectricCar implements Car {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("驾驶电动车，安静环保");
    }
}

// 具体产品：燃油车
public class GasCar implements Car {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("驾驶燃油车，动力强劲");
    }
}

步骤 3：定义抽象工厂

// 抽象工厂：声明造车方法
public interface CarFactory {
    Car createCar();
}

步骤 4：实现具体工厂

// 电动车工厂
public class ElectricCarFactory implements CarFactory {
    @Override
    public Car createCar() {
        return new ElectricCar();
    }
}

// 燃油车工厂
public class GasCarFactory implements CarFactory {
    @Override
    public Car createCar() {
        return new GasCar();
    }
}

步骤 5：客户端调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 选择电动车工厂
        CarFactory factory = new ElectricCarFactory();
        Car car = factory.createCar();
        car.drive(); // 输出：驾驶电动车，安静环保

        // 新增燃油车只需换工厂
        factory = new GasCarFactory();
        car = factory.createCar();
        car.drive(); // 输出：驾驶燃油车，动力强劲
    }
}

📐 对比：简单工厂 vs 工厂方法

特性	简单工厂模式	工厂方法模式
核心类	一个工厂类负责所有产品创建	每个产品有独立工厂类
扩展性	新增产品需修改工厂类（违反开闭）	新增产品只需添加新工厂和产品类
典型场景	产品种类少且稳定	产品种类多或频繁扩展

五、进阶案例：日志系统设计

需求：支持多种日志类型（文件日志、数据库日志）

1. 抽象产品：日志记录器

public interface Logger {
    void log(String message);
}

2. 具体产品

// 文件日志
public class FileLogger implements Logger {
    @Override
    public void log(String message) {
        System.out.println("写入文件：" + message);
    }
}

// 数据库日志
public class DatabaseLogger implements Logger {
    @Override
    public void log(String message) {
        System.out.println("写入数据库：" + message);
    }
}

3. 抽象工厂与具体工厂

public interface LoggerFactory {
    Logger createLogger();
}

public class FileLoggerFactory implements LoggerFactory {
    @Override
    public Logger createLogger() {
        return new FileLogger();
    }
}

public class DatabaseLoggerFactory implements LoggerFactory {
    @Override
    public Logger createLogger() {
        return new DatabaseLogger();
    }
}

4. 客户端动态选择

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 配置中心获取日志类型（模拟从配置文件读取）
        String loggerType = "database"; 

        LoggerFactory factory = null;
        if ("file".equals(loggerType)) {
            factory = new FileLoggerFactory();
        } else if ("database".equals(loggerType)) {
            factory = new DatabaseLoggerFactory();
        }

        Logger logger = factory.createLogger();
        logger.log("用户登录成功");
    }
}

六、优缺点与适用场景

✅ 优点

开闭原则：新增产品只需扩展工厂和产品类，无需修改原有代码
解耦：客户端与具体产品类解耦，只依赖抽象接口
职责单一：每个工厂专注创建一种产品

⚠️ 缺点

类数量增加：每个产品对应一个工厂类，可能导致类爆炸
复杂度提升：简单场景使用会增加代码复杂度

🔥 适用场景

产品族扩展：如电商平台支持多种支付方式（支付宝、微信支付）
跨平台开发：根据不同操作系统创建不同组件（Windows 按钮 vs Mac 按钮）
框架设计：Spring 的BeanFactory、MyBatis 的SqlSessionFactory

七、课堂练习

练习 1：扩展造车厂案例

需求：新增混合动力车HybridCar，使用工厂方法模式实现

练习 2：优化用户注册逻辑

原代码：

if ("student".equals(type)) {
    new StudentUser();
} else if ("teacher".equals(type)) {
    new TeacherUser();
}

要求：用工厂方法模式重构，消除if-else

八、课程总结

知识图谱：

工厂方法模式  
   ↳ 四大角色：抽象产品、具体产品、抽象工厂、具体工厂  
   ↳ 核心思想：通过多态延迟对象创建  
   ↳ 优势：开闭原则、解耦、职责单一  
   ↳ 与简单工厂区别：工厂类是否可扩展

口诀记忆：

“工厂方法真奇妙，创建对象不用 new，
抽象工厂定规范，具体工厂造产品，
新增产品不修改，实现扩展很优雅！”

九、课后作业

必做 1：实现动物工厂

需求：

定义Animal接口（有voice()方法）
实现Dog、Cat具体类
为每种动物创建独立工厂类
客户端通过工厂创建动物并调用叫声

必做 2：分析 JDK 中的工厂方法

任务：查看java.util.Calendar类源码，说明它如何使用工厂方法模式