【设计模式】创建型-工厂方法模式

news2024/12/28 3:04:23

前言

工厂方法模式是一种经典的创建型设计模式，它提供了一种灵活的方式来创建对象实例。通过本文，我们将深入探讨工厂方法模式的概念、结构和应用。

一、什么是工厂方法模式

工厂方法模式是一种创建型设计模式，旨在解决对象的创建过程和客户端代码之间的耦合问题。它将对象的创建委托给子类来决定，从而使得客户端代码不需要直接依赖于具体的对象类型，而是通过调用工厂方法来创建所需的对象。

二、工厂方法模式的核心组成部分

工厂方法模式的核心组成部分包括：

抽象产品（Abstract Product）：定义了产品的接口或抽象类，它是工厂方法模式所创建对象的共同接口。具体的产品类将实现这个接口，从而实现产品的具体功能。
具体产品（Concrete Product）：实现了抽象产品接口的具体类，是工厂方法模式所创建的对象实例。每个具体产品类都实现了抽象产品定义的操作，从而提供了产品的具体功能。
抽象工厂（Abstract Factory）：定义了一个创建产品对象的接口，包含一个抽象工厂方法用于创建产品对象。通常是一个抽象类或接口，可以有多个子类来实现具体的工厂方法。
具体工厂（Concrete Factory）：实现了抽象工厂接口，负责实际创建产品对象的具体工厂类。每个具体工厂类都实现了抽象工厂定义的工厂方法，从而创建具体的产品对象。

在这里插入图片描述

工厂方法模式通过以上组成部分，将对象的创建委托给子类来决定，从而实现了对象的解耦合。客户端代码不需要直接依赖于具体的产品类，而是通过工厂方法来获取所需的产品实例，从而提高了代码的灵活性和可维护性。

三、运用工厂方法模式

场景假设：我们需要创建不同形状的图形，包括圆形和矩形。

定义抽象产品接口（Abstract Product）：首先，我们定义一个抽象产品接口，该接口声明了产品对象的通用行为或功能。
```
// 抽象产品接口
interface Shape {
    void draw();
}
```

创建具体产品类（Concrete Product）：然后，我们创建具体的产品类，实现了抽象产品接口中声明的方法。

// 具体产品类：圆形
class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
    }
}

// 具体产品类：矩形
class Rectangle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
    }
}

定义抽象工厂接口（Abstract Factory）：接下来，我们定义一个抽象工厂接口，该接口声明了一个工厂方法用于创建产品对象。
```
// 抽象工厂接口
interface ShapeFactory {
    Shape createShape();
}
```

创建具体工厂类（Concrete Factory）：然后，我们创建具体的工厂类，实现了抽象工厂接口中的工厂方法。

// 具体工厂类：圆形工厂
class CircleFactory implements ShapeFactory {
    @Override
    public Shape createShape() {
        return new Circle();
    }
}

// 具体工厂类：矩形工厂
class RectangleFactory implements ShapeFactory {
    @Override
    public Shape createShape() {
        return new Rectangle();
    }
}

客户端使用工厂方法创建对象：最后，客户端代码通过具体工厂类调用工厂方法来创建产品对象。客户端代码不直接创建具体产品对象，而是通过工厂方法来获取所需的产品对象。这样客户端就不需要了解或依赖于具体的产品类，从而实现了对象的解耦合。

// 客户端代码
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建圆形工厂
        ShapeFactory circleFactory = new CircleFactory();
        // 使用圆形工厂创建圆形对象
        Shape circle = circleFactory.createShape();
        // 绘制圆形
        circle.draw();

        // 创建矩形工厂
        ShapeFactory rectangleFactory = new RectangleFactory();
        // 使用矩形工厂创建矩形对象
        Shape rectangle = rectangleFactory.createShape();
        // 绘制矩形
        rectangle.draw();
    }
}

四、工厂方法模式的特点

符合开闭原则（Open-Closed Principle）：工厂方法模式通过将对象的创建委托给子类，在不修改现有代码的情况下引入新的产品类，符合开闭原则。
隐藏对象创建细节：客户端只需关心产品的接口，无需关心具体产品的创建过程，从而降低了系统的耦合度。
提供了一种可扩展的方式：通过新增具体工厂类和具体产品类，可以轻松扩展系统功能，满足不同的需求。