设计模式二：工厂方法模式

在众多设计模式里面使用最多的一个就是工厂方法模式，下面我们先来看一个例子：

//抽象产品
interface IProduct {
	public void productMethod();
}
//具体产品
class Product implements IProduct {
	public void productMethod() {
		System.out.println("产品");
	}
}
//抽象工厂
interface IFactory {
	public IProduct createProduct();
}
//具体工厂
class Factory implements IFactory {
	public IProduct createProduct() {
		return new Product();
	}
}
public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		IFactory factory = new Factory();
		IProduct prodect = factory.createProduct();
		prodect.productMethod();
	}
}
output：产品 

不难看出，工厂方法模式有以下几个角色：

 ● Product（抽象产品）：它是定义产品的接口，是工厂方法模式所创建对象的超类型，也就是产品对象的公共父类。

● ConcreteProduct（具体产品）：它实现了抽象产品接口，某种类型的具体产品由专门的具体工厂创建，具体工厂和具体产品之间一一对应。

 ● Factory（抽象工厂）：在抽象工厂类中，声明了工厂方法(Factory Method)，用于返回一个产品。抽象工厂是工厂方法模式的核心，所有创建对象的工厂类都必须实现该接口。

● ConcreteFactory（具体工厂）：它是抽象工厂类的子类，实现了抽象工厂中定义的工厂方法，并可由客户端调用，返回一个具体产品类的实例。

工厂方法模式(Factory Method Pattern)：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类。工厂方法模式又简称为工厂模式(Factory Pattern)，又可称作虚拟构造器模式(Virtual Constructor Pattern)或多态工厂模式(Polymorphic Factory Pattern)。工厂方法模式是一种类创建型模式。

工厂方法模式有以下优点：

 (1) 在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节，甚至无须知道具体产品类的类名。

 (2) 基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够让工厂可以自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，就正是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。

 (3) 使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无须修改客户端，也无须修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了，这样，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”。

接下来我们继续设计一个使用工厂方法模式的例子：

使用工厂方法模式设计一个程序来读取各种不同类型的图片格式，针对每一种图片格式都设计一个图片读取器，如JPG图片读取器用于读取JPG格式的图片，PNG有PNG的读取器。

//抽象工厂
interface IReadFactory {
	IPicture read();
}
//具体工厂 生产PNG
class ReadPNG implements IReadFactory {
	@Override
	public IPicture read() {
		return new PNG();
	}
}
//具体工厂 生产
class ReadJPG implements IReadFactory {
	@Override
	public IPicture read() {
		return new JPG();
	}
}
//抽象产品
interface IPicture {
	public void readPicture();
}
//具体产品
class PNG implements IPicture {
	@Override
	public void readPicture() {
		System.out.println("png");
	}
}
//具体产品
class JPG implements IPicture {
	@Override
	public void readPicture() {
		System.out.println("jpg");
	}
}
public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		IReadFactory factory;
		IPicture pic;
		factory = new ReadJPG();
		pic = factory.read();
		pic.readPicture();

		factory = new ReadPNG();
		pic = factory.read();
		pic.readPicture();
	}
}
output:jpg
       png

在增加产品的时候只要添加具体产品和具体工厂就行了。

既然有优点，那肯定也有缺点了：

 (1) 在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。

 (2) 由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度，且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术，增加了系统的实现难度。

适用场景：

 (1) 客户端不知道它所需要的对象的类。在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体的产品对象由具体工厂类创建，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。

 (2) 抽象工厂类通过其子类来指定创建哪个对象。在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展。