Java二十三种设计模式-工厂方法模式（2/23）

工厂方法模式：设计模式中的瑞士军刀

引言

在软件开发中，工厂方法模式是一种常用的创建型设计模式，它用于处理对象的创建，将对象的实例化推迟到子类中进行。这种模式不仅简化了对象的创建过程，还提高了代码的可维护性和可扩展性。

基础知识，java设计模式总体来说设计模式分为三大类：

（1）创建型模式，共5种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

（2）结构型模式，共7种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

（3）行为型模式，共11种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

第一部分：工厂方法模式概述

1.1 工厂方法模式定义

工厂方法模式是一种创建型设计模式，用于将对象的创建过程封装在具体的工厂类中，而不是在客户端代码中直接创建。这种模式的目的是将对象创建的逻辑和使用逻辑分离，从而提高代码的可维护性和灵活性。

基本定义

工厂方法模式定义了一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。Factory Method让类的实例化推迟到子类进行。

与简单工厂模式的区别

简单工厂模式使用一个中心化的工厂类来创建所有的对象，客户端代码直接与这个工厂类交互以获取所需的对象。这种方式虽然可以简化对象的创建过程，但随着产品种类的增加，工厂类的责任会变得越来越重，难以维护，且违反了开闭原则（对扩展开放，对修改封闭）。

工厂方法模式通过定义一个创建对象的接口，让具体的工厂类实现这个接口，从而为每个产品提供一个具体的工厂，这样新增产品种类时，只需要增加一个具体的工厂类，不需要修改已有代码，更好地遵循了开闭原则。

1.2 工厂方法模式组成

抽象产品（Product）

抽象产品是产品类的共同父类，定义了产品的接口。它是一个抽象角色，不实现具体的产品类。

具体产品（Concrete Product）

具体产品是抽象产品的子类，实现了抽象产品接口中定义的方法。在工厂方法模式中，具体产品由具体工厂类创建。

抽象工厂（Creator）

抽象工厂定义了创建对象的接口。它是一个抽象角色，不实现具体的创建方法。

具体工厂（Concrete Creator）

具体工厂是抽象工厂的子类，实现了抽象工厂中的创建方法。它负责实例化具体产品。

客户端（Client）

客户端代码使用抽象工厂来请求创建对象，客户端不直接与具体产品或具体工厂交互，而是通过抽象工厂与具体工厂进行交互。

通过这种分离，工厂方法模式提供了一种灵活的方式来管理对象的创建，使得新增产品种类时，不需要修改已有的客户端代码，只需要增加相应的具体工厂类即可。这种模式在实际开发中非常实用，尤其是在产品种类较多且经常变化的情况下。在下一部分中，我们将通过Java代码示例来展示工厂方法模式的具体实现。

第二部分：工厂方法模式实现

2.1 Java实现示例

以下是使用Java语言实现工厂方法模式的一个简单示例。我们将创建一个用于生成不同类型汽车的工厂。

// 抽象产品：汽车
interface Car {
    void assemble();
}

// 具体产品：运动型汽车
class SportsCar implements Car {
    public void assemble() {
        System.out.println("Assembling a Sports Car.");
    }
}

// 具体产品：豪华型汽车
class LuxuryCar implements Car {
    public void assemble() {
        System.out.println("Assembling a Luxury Car.");
    }
}

// 抽象工厂：汽车工厂
interface CarFactory {
    Car createCar();
}

// 具体工厂：运动型汽车工厂
class SportsCarFactory implements CarFactory {
    public Car createCar() {
        return new SportsCar();
    }
}

// 具体工厂：豪华型汽车工厂
class LuxuryCarFactory implements CarFactory {
    public Car createCar() {
        return new LuxuryCar();
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        CarFactory factory = null;

        // 根据需求选择不同类型的汽车工厂
        factory = new SportsCarFactory();
        Car car = factory.createCar();
        car.assemble();

        factory = new LuxuryCarFactory();
        car = factory.createCar();
        car.assemble();
    }
}

2.2 模式中的角色和职责

抽象产品（Product）

职责：定义一个产品接口，规范具体产品类应实现的行为。

具体产品（Concrete Product）

职责：实现抽象产品接口的具体类，是工厂方法模式中被创建的对象。

抽象工厂（Creator）

职责：声明一个创建产品的接口，不涉及具体类实例化。

具体工厂（Concrete Creator）

职责：
- 实现抽象工厂的接口。
- 具体实现创建产品的方法，生成具体产品对象。

客户端（Client）

职责：
- 根据需求选择相应的具体工厂。
- 通过具体工厂间接使用具体产品，实现了解耦。

在工厂方法模式中，客户端不直接与具体产品或具体工厂类交互，而是通过抽象工厂接口与具体工厂进行交互。这样做的好处是，当需要添加新的产品时，只需增加相应的具体工厂和具体产品类，而无需修改已有的客户端代码，从而遵循了开闭原则。这种模式提高了系统的灵活性和可扩展性，使得维护和扩展变得更加容易。在下一部分中，我们将讨论工厂方法模式的使用场景。