设计模式-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。它在简单工厂模式的基础上进行了扩展，将对象的创建逻辑进一步抽象化，使得代码更具灵活性、可维护性和可扩展性。

该模式旨在将对象的创建和使用分离，通过引入抽象工厂和具体工厂，使得系统在创建对象时更具灵活性和可扩展性。它是对简单工厂模式的进一步抽象和扩展，解决了简单工厂模式在产品种类增加时，工厂类逻辑过于复杂的问题。

1. 核心概念

抽象产品（Abstract Product）：定义了产品的公共接口，所有具体产品都必须实现这个接口。这保证了客户端代码可以统一地使用不同具体产品，而无需关心其具体实现。
具体产品（Concrete Product）：实现了抽象产品接口，是实际创建和使用的对象。每个具体产品都有其独特的实现细节。
抽象工厂（Abstract Factory）：声明了创建抽象产品的抽象方法。它不负责具体产品的创建，而是由其具体子类来实现创建逻辑。这种抽象化使得系统易于扩展新的产品类型。
具体工厂（Concrete Factory）：继承自抽象工厂，实现了创建具体产品的方法。每个具体工厂负责创建一种或多种相关的具体产品。

2. 工作原理

客户端不直接实例化具体产品，而是调用抽象工厂的抽象创建方法。根据客户端使用的具体工厂子类不同，该抽象方法会返回不同的具体产品实例。这样，客户端代码与具体产品的创建过程解耦，只依赖于抽象产品和抽象工厂，使得系统更易于维护和扩展。

3. 示例代码

以生产不同类型交通工具为例：

java 复制代码

// 抽象产品：交通工具
interface Vehicle {
    void drive();
}

// 具体产品：汽车
class Car implements Vehicle {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("驾驶汽车");
    }
}

// 具体产品：自行车
class Bike implements Vehicle {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("骑行自行车");
    }
}

// 抽象工厂
abstract class VehicleFactory {
    public abstract Vehicle createVehicle();
}

// 具体工厂：汽车工厂
class CarFactory extends VehicleFactory {
    @Override
    public Vehicle createVehicle() {
        return new Car();
    }
}

// 具体工厂：自行车工厂
class BikeFactory extends VehicleFactory {
    @Override
    public Vehicle createVehicle() {
        return new Bike();
    }
}

// 客户端代码
public class FactoryMethodPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用汽车工厂创建汽车
        VehicleFactory carFactory = new CarFactory();
        Vehicle car = carFactory.createVehicle();
        car.drive();

        //使用自行车工厂创建自行车
        VehicleFactory bikeFactory = new BikeFactory();
        Vehicle bike = bikeFactory.createVehicle();
        bike.drive();
    }
}

4. 优点

可维护性 ：当需要增加新的产品类型时，只需创建新的具体产品类和对应的具体工厂类，无需修改现有客户端代码。例如，如果要增加"飞机"作为新的交通工具，只需创建Airplane类实现Vehicle接口，以及AirplaneFactory类继承VehicleFactory并实现createVehicle方法即可。
可扩展性：易于引入新的具体工厂和产品，符合开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。系统可以方便地应对业务需求的变化，例如不同季节生产不同类型交通工具，通过创建不同的具体工厂来实现。
解耦创建和使用：客户端只关心抽象产品和抽象工厂，不涉及具体产品的创建细节，降低了客户端与具体产品之间的耦合度。

5. 缺点

工厂类数量增多：随着产品类型的增加，具体工厂类的数量也会相应增多，可能导致代码复杂度略有上升。例如，当有多种不同品牌或类型的交通工具时，会有较多的具体工厂类。
抽象工厂接口的修改影响大：如果抽象工厂接口发生变化，例如增加或修改创建方法，所有具体工厂类都需要相应修改，这在一定程度上违背了开闭原则。不过，这种情况相对较少发生，且在设计良好的系统中可以通过合理的抽象来避免。

工厂方法模式适用于对象创建过程复杂，或者需要根据不同条件创建不同类型对象的场景。在许多框架和库中都广泛应用了这一模式，例如在Spring框架中，BeanFactory就是工厂方法模式的一种应用，用于创建各种Bean对象。