设计模式（二）工厂方法模式
最后更新于：2022-04-01 11:05:06
### 一、模式定义
工厂方法模式(Factory Method Pattern)又称为工厂模式，也叫虚拟构造器(Virtual Constructor)模式或者多态工厂(Polymorphic Factory)模式，它属于类创建型模式。在工厂方法模式中，工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口，而工厂子类则负责生成具体的产品对象，这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成，即通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品类。
### 二、模式结构
我们可以看到工厂方法模式一共分为四个部分：
- 抽象工厂（AbstractCreator）角色：担任这个角色的是工厂方法模式的核心，它是与应用程序无关的。任何在模式中创建对象的工厂类必须继承或者实现这个接口，在实际的系统中，这个角色常常有Java抽象类来实现。
- 具体工厂（ConcreteCreator）角色：担任这个角色的是实现了抽象工厂接口的具体Java类。具体工厂角色含有与应用密切相关的逻辑，并且受到应用程序的调用以创建产品对象。
- 抽象产品（AbstractProduct）角色：工厂方法模式所创建的对象的超类型，也就是产品对象的共同父类或共同拥有的接口。在实际应用中这个角色常常由Java的抽象类来实现。
- 具体产品（ConcreteProduct）角色：这个角色实现了抽象产品角色所声明的接口，工厂方法所创建的每一个对象都是某个具体产品角色的实例。
### 三、模式动机
1、解决简单工厂模式中存在的“上帝类”的问题，将具体的生产任务放到子类中去。
2、解决简单工厂模式工厂角度不符合“开-闭”原则的问题。
3、解决简单工厂模式不能使用继承的问题。
### 四、实例分析
我们继续来分析上一篇博客中土豪开车的问题，我们使用了简单工厂模式后，程序好像已经很合理了，并且从实际生活来看也是比较符合逻辑的。但是可能会存在以下的问题。
1、如果土豪家里又买了很多车，那么Driver（工厂类）将会非常大，每次买一辆新的车都需要在这个工厂类中添加一个if-else语句，如果有的车坏了不能开了，还需要将对应的if-else语句删除，所以很麻烦，也不符合“开-闭”原则。
2、所有的产品创建都集中在Driver类中，一旦写错一个标点，所有的产品便都不能生产了。（可以想象成，只有一位司机师傅，这位司机师傅会开所有的车，一旦这一位司机师傅生病了，那么所有的汽车就都不能开了）。
所以我们可以使用工厂方法模式以下的改进。
首先，定义一个抽象的工厂类（Driver），这个抽象工厂类中有定义好的抽象方法getCar（）；用来告诉具体的工厂如何来获得汽车。
~~~
package com.myfactory.factory;
public abstract class Driver {
public abstract Car getCar();
}
~~~
然后，每一种车都配一个专门的司机，这个司机只负责或者一种车。
~~~
package com.myfactory.factory;
public class BenzDriver extends Driver{
public Car getCar() {
return new Benz();
}
}
~~~
这里只写了Benz车的类，其他的车的类和这个类基本相同，不再贴出代码，最后会附上源码。
在客户端中，创建对应的Driver类，让特定的Driver来生产特定的汽车。
~~~
package com.myfactory.factory;
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//奔驰车司机
Driver driver = new BenzDriver();
//今天想做奥迪车
Car car = driver.getCar();
//开车
car.drive();
}
}
~~~
通过改进，我们看到不再存在“上帝类”，有具体的工厂类来负责生产特定的产品，以后想要添加新的车的时候不必修改现有的工厂和产品的代码，只需要添加新的产品类和具体工厂类就可以了，不管是产品角度还是工厂角度都更加符合“开-闭”原则。
### 五、模式优点
- 在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节，甚至无须知道具体产品类的类名。
- 基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够使工厂可以自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。
- 使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无须修改客户端，也无须修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了。这样，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”。
### 六、模式缺点
- 在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。
- 由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度，且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术，增加了系统的实现难度。
### 七、适用场景
在以下情况下可以使用工厂方法模式：
1、一个类不知道它所需要的对象的类：在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体的产品对象由具体工厂类创建；客户端需要知道创建具体产品的工厂类。
2、一个类通过其子类来指定创建哪个对象：在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展。
3、将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。
### 八、模式在JDK中的应用
1、Object中的toString方法：Object仅仅定义了返回String，由Object的子类来决定如何生成这个字符串。
2、抽象类java.util.Calendar的getInstance方法将根据不同的情况返回不同的Calendar子类的对象。
源码下载：[http://download.csdn.net/detail/xingjiarong/9294193](http://download.csdn.net/detail/xingjiarong/9294193)