设计模式：工厂方法模式 - 高扩展性与低耦合的设计之道

news2025/4/18 7:22:29

一、为什么需要工厂方法模式？

在软件开发中，对象创建与使用耦合会影响系统的灵活性和扩展性。以通知系统（支持邮件通知、短信通知和推送通知）为例：直接实例化。

Notification email = new EmailNotification();
Notification sms = new SMSNotification();
Notification push = new PushNotification();

这种方式存在以下问题：

• 新增通知方式（如语音通知）时，需要修改客户端代码，违反了开闭原则。

• 客户端代码与具体通知类耦合过高，导致系统难以维护和扩展。

为了解决这些问题，引入工厂方法模式，将对象创建与使用分离，提高系统的灵活性与可扩展性。

二、什么是工厂方法模式？

工厂方法模式（Factory Method Pattern）是一种创建型设计模式，其核心思想是：定义一个创建对象的接口，将具体对象的实例化过程延迟到子类中完成。

简单来说，工厂方法模式通过引入抽象工厂，将对象的创建逻辑封装起来，客户端只需要调用工厂方法，而无需关心对象如何创建。

工厂方法模式的优势包括：高扩展性、低耦合性，以及易于维护和测试。

三、工厂方法模式的实际案例

场景：同上文提到的通知系统（支持邮件通知、短信通知和推送通知等）。

1. 抽象通知类

定义通知的统一接口，所有具体通知类都需实现它。

public abstract class Notification {
    // 发送通知的抽象方法
    public abstract void send(String message);
}

2. 具体通知类

分别实现邮件、短信和推送通知的发送逻辑。（注：如下3个通知类的逻辑类似）

// 邮件通知类
public class EmailNotification extends Notification {
    @Override
    public void send(String message) {
        System.out.println("Sending email with message: " + message);
    }
}

// 短信通知类
public class SMSNotification extends Notification {
    @Override
    public void send(String message) {
        System.out.println("Sending SMS with message: " + message);
    }
}

// 推送通知类
public class PushNotification extends Notification {
    @Override
    public void send(String message) {
        System.out.println("Sending push notification with message: " + message);
    }
}

3.抽象类：通知工厂基类

定义创建通知对象的工厂接口。

public abstract class NotificationFactory {
    // 工厂方法，创建通知对象
    public abstract Notification createNotification();
}

4. 具体工厂类

分别创建不同类型的通知对象。（注：如下3个通知工厂类的逻辑类似）

// 邮件通知工厂
public class EmailNotificationFactory extends NotificationFactory {
    @Override
    public Notification createNotification() {
        return new EmailNotification();
    }
}

// 通知工厂
public class SMSNotificationFactory extends NotificationFactory {
    @Override
    public Notification createNotification() {
        return new SMSNotification();
    }
}

// 推送通知工厂
public class PushNotificationFactory extends NotificationFactory {
    @Override
    public Notification createNotification() {
        return new PushNotification();
    }
}

5.客户端代码

通过具体工厂类来创建通知对象，并调用其方法。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 通过工厂创建邮件通知
        NotificationFactory emailFactory = new EmailNotificationFactory();
        Notification email = emailFactory.createNotification();
        email.send("Welcome to the system!");
        // 通过工厂创建短信通知
        NotificationFactory smsFactory = new SMSNotificationFactory();
        Notification sms = smsFactory.createNotification();
        sms.send("Your verification code is 123456.");
        // 通过工厂创建推送通知
        NotificationFactory pushFactory = new PushNotificationFactory();
        Notification push = pushFactory.createNotification();
        push.send("You have a new message.");
    }
}