設計模式 - 工廠方法模式

定義

• 工廠方法模式是類的建立模式，又叫虛擬構造器（Virtual Constructor）模式，或者多態性工廠模式。
• 定義一個建立對象的接口，讓子類決定實例化哪個類。工廠方法使一個類的實例化延遲到其子類。

結構

工廠方法包含了一下角色

• Product：抽象產品
• ConcreteProduct：具象產品
• Factory：抽象工廠
• ConcreteFactory：具象工廠

場景示例

仍是拿售賣機票舉例，咱們以前用簡單工廠實現了不一樣供應商的下單邏輯，可是隨着業務的不斷擴大，咱們對接的供應商愈來愈多，這樣就會形成每次對接一個供應商都會在工廠類中添加分支，對工廠類進行修改，這就違反了開閉原則，因此如今咱們用工廠方法來修改一下。 Factory 代碼

public interface Factory {

    Product createProduct();
}
public class AFactory implements Factory {

    @Override
    public Product createProduct() {
        return new AProduct();
    }
}
public class BFactory implements Factory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new BProduct();
    }
}
public class CFactory implements Factory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new CProdut();
    }
}
... D
... E
複製代碼

Product代碼

public interface Product {

    void createOrder();
}
public class AProduct implements Product {
    @Override
    public void createOrder() {
        System.out.println("供應商A：下單操做");
    }
}
public class BProduct implements Product {
    @Override
    public void createOrder() {
        System.out.println("供應商B：下單操做");
    }
}
public class CProdut implements Product {
    @Override
    public void createOrder() {
        System.out.println("供應商B：下單操做");
    }
}
... D
... E
複製代碼

Client 代碼

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Factory aFactory = new AFactory();
        Product aProduct = aFactory.createProduct();
        aProduct.createOrder();
        Factory bFactory = new BFactory();
        Product bProduct = bFactory.createProduct();
        bProduct.createOrder();
    }
}
複製代碼

輸出供應商A：下單操做 供應商B：下單操做 以上就是一個簡單的工廠方法的實現。即便在添加新的供應商，咱們只要建立新的供應商工廠以及其實現就能夠了，這樣對咱們的整個的工廠和產品體系都沒有發生修改，而只是擴展了變化，這就徹底符合了開放-閉合原則。若是咱們的需求發生了變化，要同時支持單程、往返的下單，只要咱們在每個供應商做爲一個簡單工廠，建立出支持單程、往返的兩種具象的產品就能夠了。可是咱們仔細觀察就能發現，工廠方法模式實現時，客戶端須要決定實例化哪個工廠，選擇判斷的問題仍是存在的，也就是說，工廠方法把簡單工廠的內部邏輯判斷移到了客戶端代碼來運行，你想要什麼功能，原本是去修改工廠的，可是如今是去修改了客戶端！

此例只是針對每一個工廠只生成一個具象產品類，至於一個工廠生成多個具象產品類可將每一個工廠改形成簡單工廠，具體可參考披薩店。 消除分支判斷能夠利用反射的方法。（將在抽象工廠章節統一列出）

優勢

• 在工廠方法模式中，工廠方法用來建立客戶端須要的產品，同時還向客戶端隱藏了哪一種具體產品類將被實例化這一細節，客戶端只用關心產品對應的工廠，無需關心建立細節，甚至無需知道具體產品的類名。

• 面向接口編程，基於工廠角色和產品角色的多態性設計是工廠方法模式的關鍵。它可以使工廠能夠自主肯定建立何種產品對象，而如何建立這個對象的細節則徹底封裝在具體工廠內部。工廠方法模式之因此又被稱爲多態工廠模式，是由於全部的具體工廠類都具備同一抽象父類。

• 遵循開放-閉合原則，在系統中新增長一個產品時，不用更改抽象工廠以及抽象產品，也不用對客戶端以及具象工廠和產品作修改，而只要添加一個具體工廠和具體產品就能夠了。

缺點

• 在添加新產品時，須要編寫新的具體產品類，並且還要提供與之對應的具體工廠類，系統中類的個數將成對增長，在必定程度上增長了系統的複雜度，有更多的類須要編譯和運行，會給系統帶來一些額外的開銷。

• 因爲考慮到系統的可擴展性，須要引入抽象層，在客戶端代碼中均使用抽象層進行定義，增長了系統的抽象性和理解難度，且在實現時可能須要用到DOM、反射等技術，增長了系統的實現難度。

應用場景

• 一個類不知道它所須要的對象的類：在工廠方法模式中，客戶端不須要知道具體產品類的類名，只須要知道所對應的工廠便可，具體的產品對象由具體工廠類建立；客戶端須要知道建立具體產品的工廠類。

• 一個類經過其子類來指定建立哪一個對象：在工廠方法模式中，對於抽象工廠類只須要提供一個建立產品的接口，而由其子類來肯定具體要建立的對象，利用面向對象的多態性和里氏代換原則，在程序運行時，子類對象將覆蓋父類對象，從而使得系統更容易擴展。

• 將建立對象的任務委託給多個工廠子類中的某一個，客戶端在使用時能夠無須關心是哪個工廠子類建立產品子類，須要時再動態指定，可將具體工廠類的類名存儲在配置文件或數據庫中。

擴展

• 使用多個工廠方法，可在抽象工廠中定義多個工廠方法，從而使具體工廠實現不一樣的工廠方法，哲學工廠方法包含不一樣的邏輯，建立不一樣的產品（抽象工廠）
• 產品對象的重複使用： （1）工廠對象將已經建立過的產品保存到一個集合（如數組、List等）中，而後根據客戶對產品的請求，對集合進行查詢。若是有知足要求的產品對象，就直接將該產品返回客戶端；若是集合中沒有這樣的產品對象，那麼就建立一個新的知足要求的產品對象，而後將這個對象在增長到集合中，再返回給客戶端。 （2）Spring單例模式的使用
• 多態性的喪失和模式的退化：若是工廠僅僅返回一個具體產品對象，便違背了工廠方法的用意，發生退化，此時就再也不是工廠方法模式了。通常來講，工廠對象應當有一個抽象的父類型，若是工廠等級結構中只有一個具體工廠類的話，抽象工廠就能夠省略，也將發生了退化。當只有一個具體工廠，在具體工廠中能夠建立全部的產品對象，而且工廠方法設計爲靜態方法時，工廠方法模式就退化成簡單工廠模式。(本例就能夠簡化爲簡單工廠模式)

總結

• 工廠方法模式又稱爲工廠模式，虛擬構造器模式。工廠方法中父類負責定義建立產品的統一接口，工廠子類負責生成具體的產品類。將產品的實例化操做延遲到子類進行，由子類決定實例化哪個具體的產品類。

• 工廠方法模式包含四個角色：抽象工廠、具象工廠、抽象產品、具象產品

• 工廠方法模式是簡單工廠的進一步的抽象和推廣，它們都是集中封裝了對象的建立，使得更換對象時不須要作大的改動就能夠實現，下降了客戶端程序與產品對象的耦合。可是因爲工廠方法模式使用了多態性，工廠方法模式保持了簡單工廠模式的有點，並且克服了它的缺點。

• 工廠方法模式的主要優勢是增長新的產品類時無須修改現有系統，並封裝了產品對象的建立細節，系統具備良好的靈活性和可擴展性；其缺點在於增長新產品的同時須要增長新的工廠，致使系統類的個數成對增長，在必定程度上增長了系統的複雜性。

• 工廠方法模式適用狀況包括：一個類不知道它所須要的對象的類；一個類經過其子類來指定建立哪一個對象；將建立對象的任務委託給多個工廠子類中的某一個，客戶端在使用時能夠無須關心是哪個工廠子類建立產品子類，須要時再動態指定。