设计模式（五）——工厂方法模式

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转载最新推荐文章于 2026-02-21 01:38:06 发布 198 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

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本文转载自http://www.hollischuang.com/archives/1401

概念

工厂方法模式(Factory Method Pattern)又称为工厂模式，也叫虚拟构造器(Virtual Constructor)模式或者多态工厂(Polymorphic Factory)模式，它属于类创建型模式。

工厂方法模式是一种实现了“工厂”概念的面向对象设计模式。就像其他创建型模式一样，它也是处理在不指定对象具体类型的情况下创建对象的问题。

工厂方法模式的实质是“定义一个创建对象的接口，但让实现这个接口的类来决定实例化哪个类。工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。”

用途

工厂方法模式和简单工厂模式虽然都是通过工厂来创建对象，他们之间最大的不同是——工厂方法模式在设计上完全完全符合“开闭原则”。

在以下情况下可以使用工厂方法模式：

一个类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；客户端需要知道创建具体产品的工厂类。

一个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。

将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。

实现方式

工厂方法模式包含如下角色：

Product：抽象产品（Operation）

ConcreteProduct：具体产品(OperationAdd)

Factory：抽象工厂(IFactory)

ConcreteFactory：具体工厂(AddFactory)

这里还用计算器的例子。在保持Operation，OperationAdd，OperationDiv，OperationSub，OperationMul等几个方法不变的情况下，修改简单工厂模式中的工厂类（OperationFactory）。替代原有的那个”万能”的大工厂类，这里使用工厂方法来代替：

//工厂接口
public interface IFactory {
    Operation CreateOption();
}

//加法类工厂
public class AddFactory implements IFactory {

    public Operation CreateOption() {
        return new OperationAdd();
    }
}

//除法类工厂
public class DivFactory implements IFactory {

    public Operation CreateOption() {
        return new OperationDiv();
    }
}

//除法类工厂
public class MulFactory implements IFactory {

    public Operation CreateOption() {
        return new OperationMul();
    }
}

//减法类工厂
public class SubFactory implements IFactory {

    public Operation CreateOption() {
        return new OperationSub();
    }
}

这样，在客户端中想要执行加法运算时，需要以下方式：

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        IFactory factory = new AddFactory();
        Operation operationAdd =  factory.CreateOption();
        operationAdd.setValue1(10);
        operationAdd.setValue2(5);
        System.out.println(operationAdd.getResult());
    }
}

到这里，一个工厂方法模式就已经写好了。

从代码量上看，这种工厂方法模式比简单工厂方法模式更加复杂。针对不同的操作（Operation）类都有对应的工厂。很多人会有以下疑问：

貌似工厂方法模式比简单工厂模式要复杂的多？

工厂方法模式和我自己创建对象没什么区别？为什么要多搞出一些工厂来？

下面就针对以上两个问题来深入理解一下工厂方法模式。

工厂方法模式的利与弊

为什么要使用工厂来创建对象？

封装对象的创建过程

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。

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。它能够使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，是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。

为什么每种对象要单独有一个工厂？

符合『开放-封闭原则』

主要目的是为了解耦。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”。

以上就是工厂方法模式的优点。但是，工厂模式也有一些不尽如人意的地方：

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。

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。