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引言
在软件开发的世界中，对象的创建可能是一个复杂且重复的过程。为了简化这个过程，设计模式中的"工厂方法"就像一个小工厂，专门负责生产特定类型的对象。今天，我们来深入探索这个设计模式，看看它是如何让对象的创建变得简单又有趣。
工厂方法模式简介
工厂方法模式是一种创建型设计模式。 它通过使用一个工厂类来创建对象，而不是直接使用 new 运算符。这使得程序可以在不知道对象确切类型的情况下，生成对象的实例。
定义与用途：
- 工厂设计模式是一种创建型设计模式，广泛应用于JDK和像Spring、Struts这样的框架中。
- 当有一个超类和多个子类，并且基于输入返回其中一个子类时，使用工厂设计模式是非常合适的。
实现方式：
通过将类的实例化过程从客户端代码转移到工厂类，从而减少客户端的复杂性。
使用场景
- 当类的实例化过程复杂，需要依据不同的条件来创建不同的对象时。
- 当需要解耦对象的创建和使用时。
- 在提供一个类库，并希望只暴露接口而非实现细节时。
优势与劣势
- 优势
提高灵活性：可以在运行时选择创建哪个类的实例。
降低耦合度：客户端代码与具体类的创建过程解耦。
易于扩展：添加新的类不影响现有代码。 - 劣势
增加代码复杂性：可能会引入许多新类，增加系统的复杂性。
维护难度：当添加新类型时，可能需要修改工厂类。
工厂模式在spring中的应用
Spring框架广泛地应用了工厂模式，这是Spring框架中对象管理和依赖注入核心功能的基础。以下是Spring框架中使用工厂模式的几个关键地方：
BeanFactory：
Spring框架中最基本的容器，它提供了依赖注入（DI）的支持。
BeanFactory 使用工厂模式来实例化应用程序中的所有bean。
它使用 getBean 方法来创建bean实例。
ApplicationContext：
它是 BeanFactory 的子接口，提供了更高级的特性，如事件传播、资源加载等。
ApplicationContext 本身也是一个大型工厂，用于创建并管理应用程序中的beans，以及提供对不同类型的bean的访问。
FactoryBean：
Spring中特殊的bean类型，用于产生其他bean实例。
这种模式允许用户实现复杂的初始化逻辑，并通过Spring容器进行管理。
BeanDefinition：
在Spring中，BeanDefinition 代表了bean的配置元数据，它将如何在Spring容器中创建bean的细节描述了出来。
通过这种方式，Spring使用工厂模式来创建具体的bean实例。
单例模式与工厂模式的结合：
默认情况下，Spring容器中的所有bean都是单例的，这意味着每个bean都是全局唯一的并且在整个应用程序中共享。
Spring容器作为工厂，管理着这些单例bean的生命周期和实例化过程。
依赖注入（DI）：
虽然DI不是工厂模式，但它利用了工厂模式的概念来实现对象的创建和依赖的注入。
DI容器（如 Ap plicationContext）负责创建对象和管理它们的依赖关系，这在本质上是一种工厂模式的应用。
电费计算示例（简单工厂模式）
我们将创建一个名为 Plan 的抽象类以及继承该抽象类的具体类。下一步是定义一个名为 GetPlanFactory 的工厂类。
GenerateBill 类将使用 GetPlanFactory 来获取一个 Plan 对象。它将传递信息（DOMESTICPLAN / COMMERCIALPLAN / INSTITUTIONALPLAN）给 GetPlanFactory，以获取它所需的对象类型。
步骤 1： 创建抽象计划类
首先，我们定义一个抽象类 Plan，它包含了计算电费所必需的方法和属性。
java
abstract class Plan {
protected double rate;
abstract void getRate();
public void calculateBill(int units) {
System.out.println(units * rate);
}
} //end of Plan class.步骤 2： 定义具体计划类
接着，我们创建具体类 DomesticPlan、CommercialPlan 和 InstitutionalPlan，这些类继承自 Plan 并提供了 getRate 方法的具体实现。
java
class DomesticPlan extends Plan {
public void getRate() {
rate = 3.50;
}
} //end of DomesticPlan class.
class CommercialPlan extends Plan {
public void getRate() {
rate = 7.50;
}
} //end of CommercialPlan class.
class InstitutionalPlan extends Plan {
public void getRate() {
rate = 5.50;
}
} //end of InstitutionalPlan class.步骤 3： 创建工厂类
GetPlanFactory 是一个工厂类，根据传入的计划类型生成相应的计划对象。
java
class GetPlanFactory {
public Plan getPlan(String planType) {
if (planType == null) {
return null;
}
if (planType.equalsIgnoreCase("DOMESTICPLAN")) {
return new DomesticPlan();
} else if (planType.equalsIgnoreCase("COMMERCIALPLAN")) {
return new CommercialPlan();
} else if (planType.equalsIgnoreCase("INSTITUTIONALPLAN")) {
return new InstitutionalPlan();
}
return null;
}
} //end of GetPlanFactory class.步骤 4： 生成账单
GenerateBill 类使用 GetPlanFactory 来获取具体的计划对象，并根据使用的单位数计算电费。
java
class GenerateBill {
public static void main(String args[]) throws IOException {
GetPlanFactory planFactory = new GetPlanFactory();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.print("Enter the name of plan for which the bill will be generated: ");
String planName = br.readLine();
System.out.print("Enter the number of units for bill will be calculated: ");
int units = Integer.parseInt(br.readLine());
Plan p = planFactory.getPlan(planName);
System.out.print("Bill amount for " + planName + " of " + units + " units is: ");
p.getRate();
p.calculateBill(units);
}
} //end of GenerateBill class.以上就是一个简单的工厂模式示例代码，运行代码我们可以看到：
输入相应的计划就可以算出该类型下具体的电费。
改善为方法工厂模式
当新的计划类型增加时，GetPlanFactory 就需要修改。这违反了开闭原则（对扩展开放，对修改封闭）。
以上举例属于简单工厂模式接下来改为方法工厂模式。
改造步骤
- 创建一个抽象的工厂类或接口。
- 为每种计划类型创建具体的工厂类，继承自抽象工厂类或实现工厂接口。
- 每个具体工厂类实现创建相应产品对象的方法。
java
public abstract class GetPlanFactoryPro {
abstract Plan getPlan();
}
class DomesticPlanFactory extends GetPlanFactoryPro {
@Override
Plan getPlan() {
return new DomesticPlan();
}
}
class CommercialPlanFactory extends GetPlanFactoryPro {
@Override
Plan getPlan() {
return new CommercialPlan();
}
}
class InstitutionalPlanFactory extends GetPlanFactoryPro {
@Override
Plan getPlan() {
return new InstitutionalPlan();
}
}调用方法：
java
public class GenerateBillPro {
public static void main(String[] args) throws IOException {
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.print("Enter the name of plan for which the bill will be generated: ");
String planName = br.readLine();
System.out.print("Enter the number of units for bill will be calculated: ");
int units = Integer.parseInt(br.readLine());
GetPlanFactoryPro factory = getFactory(planName);
if (factory == null) {
System.out.println("Invalid Plan Type");
return;
}
Plan p = factory.getPlan();
System.out.print("Bill amount for " + planName + " of " + units + " units is: ");
p.getRate();
p.calculateBill(units);
}
private static GetPlanFactoryPro getFactory(String planType) {
if (planType.equalsIgnoreCase("DOMESTICPLAN")) {
return new DomesticPlanFactory();
} else if (planType.equalsIgnoreCase("COMMERCIALPLAN")) {
return new CommercialPlanFactory();
} else if (planType.equalsIgnoreCase("INSTITUTIONALPLAN")) {
return new InstitutionalPlanFactory();
}
return null;
}
}**灵活性和扩展性：**通过使用工厂方法模式，我们增加了代码的灵活性和扩展性。如果要添加新的计划类型，只需增加一个新的工厂类，而无需修改现有的工厂逻辑或客户端代码。
**符合开闭原则：**工厂方法模式使得我们的代码更好地符合开闭原则，因为现在系统可以在不修改现有代码的情况下引入新类型的Plan。
缺点：
随着产品类的增加，相关的工厂类也会增加，可能导致系统类的数量增长。
代码地址
23种设计模式相关代码后续会逐步提交到github上，方便学习，欢迎指点：
代码地址