Java设计模式精讲---01工厂方法模式

今天开始正式的学习23种Java设计模式了，首先来学习创建型模式中的工厂方法模式

在上一篇博客中向大家介绍了简单工厂模式，这是学习工厂方法模式的基础。实际上直白点说，工厂方法模式就是将简单工厂模式中的工厂类定义为抽象类，具体创建对象的任务交由抽象工厂类的子类去完成，这就是工厂方法模式。下面系统的来学习一下这个设计模式。

导学

工厂方法模式就是简单工厂模式的延伸，它继承了简单工厂模式的优点，同时还弥补了简单工厂模式的缺陷（职责过重、扩展困难），更好地符合开闭原则的要求，在增加新的具体产品对象时不需要对已有系统做任何修改。

工厂方法模式概述

工厂方法模式：定义一个用于创建对象的接口，但是让子类决定将哪一个类实例化。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类。

工厂方法模式又叫：虚拟构造器模式、多态工厂模式、工厂模式。

工厂方法模式结构与实现

工厂方法模式结构

工厂方法模式提供一个抽象工厂接口来声明抽象工厂方法，而由其子类来具体实现工厂方法，创建具体的产品对象。工厂方法模式的结构如下图所示：

由上图可知，工厂方法模式包含Prouct抽象产品、ConcreteProduct具体产品、Factory抽象工厂、ConcreteFactory具体工厂这四个角色。

工厂方法模式实现

下面通过一个应用实例来学习和理解工厂方法模式

题目描述：某系统运行日志记录器（Logger）可通过文件或数据库等多种途径保存系统运行日志，用户可通过修改配置文件灵活更换日志记录方式。因日志记录器初始化过程复杂且参数设置有严格先后顺序，为封装初始化过程并保证记录器切换的灵活性，现使用工厂方法模式设计该系统。

代码如下：

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package designMode.creationalPatterns.patternOfFactoryMethod;

//日志记录器接口，充当抽象产品角色
public interface Logger {
    public void writeLog();
}

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package designMode.creationalPatterns.patternOfFactoryMethod;
//数据库日志记录器类：充当具体产品角色
public class DatabaseLogger implements Logger {
    public void writeLog() {
        System.out.println("数据库日志记录。");
    }
}

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package designMode.creationalPatterns.patternOfFactoryMethod;
//文件日志记录器类：具体产品角色
public class FileLogger implements Logger {
    public void writeLog() {
        System.out.println("文件日志记录。");
    }
}

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package designMode.creationalPatterns.patternOfFactoryMethod;
//日志记录器工厂接口，充当抽象工厂角色
public interface LoggerFactory {
    public Logger createLogger(); //抽象工厂方法
}

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package designMode.creationalPatterns.patternOfFactoryMethod;
//数据库日志记录器工厂类：具体工厂角色
public class DatabaseLoggerFactory implements LoggerFactory {
    public Logger createLogger() {
        //连接数据库、初始化数据库日志记录器等代码省略
        Logger logger = new DatabaseLogger();
        return logger;
    }
}

java 复制代码

package designMode.creationalPatterns.patternOfFactoryMethod;
//文件日志记录器工厂类，充当具体工厂角色
public class FileLoggerFactory implements LoggerFactory {
    public Logger createLogger() {
        //创建文件等代码省略
        Logger logger = new FileLogger();
        return logger;
    }
}

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package designMode.creationalPatterns.patternOfFactoryMethod;
//客户端测试类
public class Client {
    public static void main(String args[]) {
        LoggerFactory factory;
        Logger logger;
        factory = new FileLoggerFactory(); //可引入配置文件和反射机制实现
        logger = factory.createLogger();
        logger.writeLog();
    }
}

工厂方法的隐藏

有时，为了进一步简化客户端的使用，还可以对客户端隐藏工厂方法，此时在工厂类中直接调用产品类的业务方法，客户端无须调用工厂方法创建产品对象，直接使用工厂对象即可调用产品对象的业务方法。

工厂方法模式的优/缺点与适用环境

工厂方法模式优点

工厂方法模式的优点主要如下：

(1) 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。

(2) 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。它能够让工厂自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节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，正是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。

(3) 使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即可，这样系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合开闭原则。

工厂方法模式缺点

工厂方法模式的缺点主要如下：

(1) 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。

(2) 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。

工厂方法模式适用环境

在以下情况下可以考虑使用工厂方法模式。

(1) 客户端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，具体产品对象由具体工厂类创建，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。

(2) 抽象工厂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。