掌握设计模式之工厂方法模式

工厂方法模式

工厂方法模式 （Factory Method Pattern）是一种创建型设计模式，它定义了一个用于创建对象的接口，但由子类决定要实例化的具体类。工厂方法模式将对象的创建委托给子类，从而实现了类的实例化延迟 和高内聚低耦合的目标。

工厂方法模式的结构

工厂方法模式通常包含以下几个角色：

Product（产品接口或抽象类）：

定义产品的公共接口，所有具体产品都应实现这个接口。

ConcreteProduct（具体产品）：

实现产品接口，提供具体的实现。

Creator（抽象工厂类）：

声明工厂方法，用于返回一个Product对象。这个类通常是一个抽象类或接口，定义了产品的创建过程。

ConcreteCreator（具体工厂类）：

实现工厂方法，负责实例化具体的产品对象。不同的具体工厂会创建不同的具体产品。

工厂方法模式的优缺点

优点

解耦：客户端不需要关心具体产品的创建过程，只需调用工厂方法获取产品，降低了系统的耦合度。
统一管理对象创建： 工厂模式可以统一管理对象的创建过程，包括初始化、配置等操作，使得创建过程更加灵活和可控。
符合开闭原则：新增产品时，只需要创建新的具体产品类和工厂类，不需要修改现有代码。
灵活性：通过继承和多态，子类可以决定创建哪种具体产品。

缺点

类的数量增加：为了支持不同类型的产品，必须创建多个具体工厂类，类的数量会增加。
可能增加系统复杂性：比简单工厂模式要复杂，可能会使得系统变得更加难以理解和维护。

工厂方法模式的示例代码

假设我们有一个汽车生产工厂，工厂可以生产不同类型的汽车，例如BMW和Audi。

类图

示例代码

产品接口和产品类

java 复制代码

public interface Car {
    void drive();
}

public class BMW implements Car {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("Driving a BMW car.");
    }
}

public class Audi implements Car {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("Driving an Audi car.");
    }
}

工厂相关的类

java 复制代码

public abstract class CarFactory {
    // 工厂方法，返回具体产品
    public abstract Car createCar();
}


public class BMWFactory extends CarFactory {
    @Override
    public Car createCar() {
        return new BMW(); // 返回具体的BMW对象
    }
}

public class AudiFactory extends CarFactory {
    @Override
    public Car createCar() {
        return new Audi(); // 返回具体的Audi对象
    }
}

测试代码

java 复制代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用工厂方法创建汽车
        CarFactory factory = new BMWFactory(); // 通过BMW工厂创建BMW汽车
        Car car = factory.createCar();
        car.drive(); // 输出：Driving a BMW car.

        factory = new AudiFactory(); // 通过Audi工厂创建Audi汽车
        car = factory.createCar();
        car.drive(); // 输出：Driving an Audi car.
    }
}

测试结果

Driving a BMW car.

Driving an Audi car.

工厂方法模式的变体

除了传统的工厂方法模式，有时在实际应用中还会使用一些变体：

抽象工厂模式：如果有多个产品族（即多个系列的产品），可以通过抽象工厂模式来实现每个工厂负责创建一组相关产品。与工厂方法模式的区别在于，工厂方法模式通常只涉及一个产品类的创建，而抽象工厂模式处理多个产品类的创建。
工厂方法和单例模式结合：工厂方法可以和单例模式结合使用，确保工厂实例和产品实例的唯一性。

总结

工厂方法模式是一种创建型设计模式，通过将对象的创建过程委托给子类来实现灵活的产品创建。相比于简单工厂模式，工厂方法模式更加灵活，符合开闭原则，适用于需要扩展产品种类的场景，但也可能导致类数量增加。

工厂类提供某个产品的工厂方法来生产产品，隐藏对象的创建过程，使客户端无需了解对象的具体创建逻辑，使得客户端代码与具体类的解耦，减少了依赖，更容易维护和扩展。

对象的具体创建逻辑可以使用反射、动态代理或者结合其他创建型设计模式来完成对象的实例化；
引入了"中间者"和面向抽象编程使用了多态的特性，起到了解耦的作用；
使用者（客户端）面向抽象（接口、抽象类）编程，而不直接依赖于具体产品类。

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