工厂方法模式 灵活构建对象的利器

1. 工厂方法模式简介

工厂方法模式（Factory Method Pattern）是一种创建型设计模式，它提供了一种将对象的实例化过程延迟到子类中去实现的方式。简单来说，它定义了一个创建对象的接口，但让子类决定要实例化哪一个类。这使得系统在不修改已有代码的情况下，能够引入新的产品类型，从而提高了系统的可扩展性和灵活性。

该模式的核心思想是将对象的创建与使用分离，客户端只需要知道所需产品对应的工厂，而无需关心具体的创建细节。这符合“开闭原则”，即对扩展开放，对修改关闭。

2. 模式结构

工厂方法模式主要包含以下角色：

• 抽象产品（Product）：定义了产品的接口，是工厂方法创建的所有对象的超类。
• 具体产品（Concrete Product）：实现了抽象产品接口的具体类。
• 抽象工厂（Creator）：声明了工厂方法，该方法返回一个抽象产品类型的对象。它可能还包含一些依赖于产品的核心业务逻辑。
• 具体工厂（Concrete Creator）：重写了工厂方法，返回一个具体产品的实例。

它们之间的关系可以概括为：具体工厂创建具体产品，但返回给客户端的是抽象产品类型。

3. 示例：生产不同交通工具

假设我们需要一个系统来生产不同的交通工具，如汽车和自行车。使用工厂方法模式可以实现如下：

`java // 1. 抽象产品 interface Vehicle { void drive(); }

// 2. 具体产品
class Car implements Vehicle {
@Override
public void drive() {
System.out.println("Driving a car...");
}
}

class Bicycle implements Vehicle {
@Override
public void drive() {
System.out.println("Riding a bicycle...");
}
}

// 3. 抽象工厂
abstract class VehicleFactory {
// 工厂方法
public abstract Vehicle createVehicle();

public void deliverVehicle() {
Vehicle vehicle = createVehicle();
System.out.println("Preparing delivery...");
vehicle.drive();
}
}

// 4. 具体工厂
class CarFactory extends VehicleFactory {
@Override
public Vehicle createVehicle() {
return new Car();
}
}

class BicycleFactory extends VehicleFactory {
@Override
public Vehicle createVehicle() {
return new Bicycle();
}
}

// 5. 客户端代码
public class Client {
public static void main(String[] args) {
VehicleFactory carFactory = new CarFactory();
carFactory.deliverVehicle();

VehicleFactory bikeFactory = new BicycleFactory();
bikeFactory.deliverVehicle();
}
}
`

运行结果：
`
Preparing delivery...
Driving a car...
Preparing delivery...
Riding a bicycle...
`

在这个例子中，VehicleFactory 的 deliverVehicle() 方法是一个模板方法，它调用了抽象的 createVehicle() 工厂方法。具体的创建逻辑由子类 CarFactory 和 BicycleFactory 实现。客户端只需与抽象工厂和抽象产品交互，完全与具体类解耦。

4. 优点与适用场景

优点：
- 良好的封装性：客户端无需知道所创建的具体产品类名，只需要知道对应的工厂即可。
- 优秀的可扩展性：如果需要增加新的产品，只需添加一个新的具体产品类和一个对应的具体工厂类，无需修改现有代码。
- 符合开闭原则：对扩展开放，对修改关闭。
- 解耦客户端与具体产品：客户端只依赖于抽象，降低了系统的耦合度。

适用场景：
- 当一个类无法预知它必须创建的对象的类时。
- 当一个类希望由其子类来指定它所创建的对象时。
- 当需要将对象的创建与使用分离，使系统更符合单一职责原则时。
- 在框架设计中，经常使用工厂方法模式让用户通过继承来扩展框架的功能。

5. 工厂方法模式与简单工厂模式

初学者容易混淆工厂方法模式和简单工厂模式。它们的区别在于：

• 简单工厂模式：由一个工厂类根据传入的参数，动态决定创建哪一种产品类的实例。它最大的缺点是工厂类职责过重，且增加新产品需要修改工厂类逻辑，违反了开闭原则。
• 工厂方法模式：将具体产品的创建延迟到子类中。核心工厂类不再负责所有产品的创建，而是将创建工作交给子类去做。自己则成为一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂子类必须实现的接口。

可以说，工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象和推广。

6.

工厂方法模式通过引入抽象工厂和具体工厂的层次结构，将对象的实例化延迟到子类，提供了一种灵活的扩展机制。它是面向对象设计中“依赖抽象，而非具体”这一原则的完美体现。在需要管理系统复杂性、提高代码可维护性和可扩展性的场景下，工厂方法模式是一个极具价值的工具。掌握它，能帮助开发者构建出更加健壮和灵活的软件架构。