Java设计模式2：工厂方法模式

一、工厂方法模式概念：

提供一个用于创建对象的接口(工厂接口)，让其实现类(工厂实现类)决定实例化哪一个类(产品类)，并且由该实现类创建对应类的实例。

二、为什么要使用工厂方法模式：

可以一定程度上解耦，消费者和产品实现类隔离开，只依赖产品接口(抽象产品)，产品实现类如何改动与消费者完全无关。

可以一定程度增加扩展性，若增加一个产品实现，只需要实现产品接口，修改工厂创建产品的方法，消费者可以无感知（若消费者不关心具体产品是什么的情况）。

工厂方法模式是对简单工厂模式进一步抽象的结果。假如是不使用反射的工厂方法模式，那么所有的if...else if...else都放在工厂类中，势必造成工厂类的无限臃肿这时候就需要工厂方法模式来处理这个问题了。工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有对象的创建，而是将具体的创建工作交给子类去做。这个类则摇身一变变成了一个抽象工厂角色，仅仅负责给出具体工厂子类必须实现的接口。这一步的改进，使得系统可以在不修改具体工厂角色的情况下引入新的产品。工厂方法属于Gof23中设计模式的创建型设计模式。它解决的仍然是软件设计中与创建对象有关的问题。

三、工厂方法模式结构：

使用工厂方法模式的系统涉及到以下角色：

1、抽象工厂角色

担任这个角色的是工厂方法模式的核心，任何在模式中创建对象的工厂类必须实现这个接口

2、具体工厂角色

担任这个角色的是实现了工厂接口的具体Java类，具体工厂角色与业务密切相关，并且随着使用者的调用以创建导出类

3、抽象导出角色

工厂方法模式所创建的对象的超类

4、具体导出角色

这个角色实现了抽象导出角色所声明的接口，工厂方法模式所创建的每一个对象都是某个具体角色导出角色的实例

四、工厂方法模式的代码示例：

有这样一个抽象工厂接口，得到人类的接口

/**
 * <pre>
 *    @author : orange
 *    @e-mail : 495314527@qq.com
 *    @time   : 2018/9/28 17:15
 *    @desc   : 抽象工厂接口
 *    @version: 1.0
 * </pre>
 */
public interface ManFactory {

    Man getHuman(String type);
}

它有两个实现类，具体学生工厂类和具体老师工厂类：

/**
 * <pre>
 *    @author : orange
 *    @e-mail : 495314527@qq.com
 *    @time   : 2018/9/28 17:19
 *    @desc   : 具体学生工厂类
 *    @version: 1.0
 * </pre>
 */
public class StudentFactory implements ManFactory {
    @Override
    public Man getHuman(String type) {
        if ("dance".equals(type)) {
            return new DanceStudent();
        } else if ("sing".equals(type)) {
            return new SingStudent();
        } else {
            return null;
        }
    }
}

/**
 * <pre>
 *    @author : orange
 *    @e-mail : 495314527@qq.com
 *    @time   : 2018/9/28 17:17
 *    @desc   : 具体老师工厂类
 *    @version: 1.0
 * </pre>
 */
public class TeacherFactory implements ManFactory {

    @Override
    public Man getHuman(String type) {
        if ("dance".equals(type)) {
            return new DanceTeacher();
        } else if ("sing".equals(type)) {
            return new SingTeacher();
        } else {
            return null;
        }
    }
}

然后是抽象产品角色接口：

/**
 * <pre>
 *    @author : orange
 *    @e-mail : 495314527@qq.com
 *    @time   : 2018/9/28 14:43
 *    @desc   : 定义一个人类接口，工厂方法模式产品的接口
 *    @version: 1.0
 * </pre>
 */
public interface Man {
    void say();
}

具体的产品类，实现抽象产品接口：

/**
 * <pre>
 *    @author : orange
 *    @e-mail : 495314527@qq.com
 *    @time   : 2018/9/28 17:34
 *    @desc   : 会跳舞的学生
 *    @version: 1.0
 * </pre>
 */
public class DanceStudent implements Man {
    @Override
    public void say() {
        System.out.println("DanceStudent...");
    }
}

/**
 * <pre>
 *    @author : orange
 *    @e-mail : 495314527@qq.com
 *    @time   : 2018/9/28 17:35
 *    @desc   : 会唱歌的学生
 *    @version: 1.0
 * </pre>
 */
public class SingStudent implements Man {
    @Override
    public void say() {
        System.out.println("singStudent...");
    }
}

 

/**
 * <pre>
 *    @author : orange
 *    @e-mail : 495314527@qq.com
 *    @time   : 2018/9/28 17:20
 *    @desc   : 会跳舞的老师
 *    @version: 1.0
 * </pre>
 */
public class DanceTeacher implements Man {


    @Override
    public void say() {

        System.out.println("danceTeacher...");
    }
}

/**
 * <pre>
 *    @author : orange
 *    @e-mail : 495314527@qq.com
 *    @time   : 2018/9/28 17:33
 *    @desc   : 会唱歌的老师
 *    @version: 1.0
 * </pre>
 */
public class SingTeacher implements Man {
    @Override
    public void say() {
        System.out.println("SingTeacher...");
    }
}

最后客户端测试代码：

public class TestFactory {
    
    public static void main(String[] args){
        ManFactory studentFactory = new StudentFactory();
        Man dance = studentFactory.getHuman("dance");
        dance.say();

        ManFactory teacherFactory = new TeacherFactory();
        Man sing = teacherFactory.getHuman("sing");
        sing.say();
    }
}

实例化出一个具体的工厂角色，根据传入的参数返回不同的产品角色。

 

五、总结：

工厂方法模式的优点
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。
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”。

工厂方法模式的缺点
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。

模式适用环境
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。