【重温23种设计模式】之工厂方法模式

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播报:

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来源：mikechen的互联网架构

工厂方法模式是 简单工厂模式 的进一步抽象和升级，使用频次也更高。

工厂方法模式实现了可扩展，同时满足开闭原则，解决了简单工厂模式每次添加新的产品时，都需要修改工厂类的问题。

今天，我们主要了解工厂方法模式。

大家好，我是mikechen。本文是《深入浅出设计模式》的第 10 篇。刚结束的设计模式系列篇：七大设计原则（2万+字、40多张图解），大家反响还不错。

为方便学习，我已将全部内容更新到《深入浅出设计模式》PDF 了，该PDF目前有 2+万字，50+张图解，80多页，内容涵盖设计模式的 7 大原则、23 种设计模式。图文并茂非常详细，夯实基础、复习备面都用得上，需要的同学文末自取。

工厂方法模式（ Factory method pattern），又称为工厂模式。

工厂方法模式定义工厂父类负责定义创建对象的公共接口，而子类则负责生成具体的对象。

工厂方法模式的特点是：构建的都是同一类型的对象（实现相同的接口）；且每一类对象对应一个工厂。

工厂方法模式的 UML类图

工厂方法模式的 4 个重要角色包括抽象工厂、具体工厂、抽象产品、具体产品。

• Product：抽象产品类。

• ConcreteProduct：具体产品类，实现Product接口。

• Factory：抽象工厂类，该方法返回一个Product类型的对象。

• ConcreteFactory：具体工厂类，返回ConcreteProduct实例。

工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象和升级，它解决了简单工厂模式每当添加新的产品品类的时候，都需要修改工厂类的问题。

在没有引入工厂方法模式前，我们每次需要增加一种产品，就需要去修改工厂类的方法逻辑，这就违背了开闭原则，不易形成高内聚、松耦合的结构，维护非常麻烦。

工厂方法模式可以在不修改原来代码的情况下，让系统引进新的产品，即满足开闭原则。

这里我们依然沿用《秒懂简单工厂模式》中手机产品的例子。

源码示例：

1）创建抽象产品

手机的产品类，有一个 start 方法用于手机启动：

package com.mikechen.java.design.factory.simple;
public abstract class Phone{    public abstract void start();}

2）创建具体产品

具体的电脑产品分别是华为、小米和苹果手机.

华为手机：

package com.mikechen.java.design.factory.simple;

public class HuaWeiPhone extends Phone{    @Override    public void start() {        System.out.println("华为手机启动");    }}

小米手机：

package com.mikechen.java.design.factory.simple;
public class XiaoMiPhone extends Phone{    @Override    public void start() {        System.out.println("小米手机启动");    }}

苹果手机：

package com.mikechen.java.design.factory.simple;
public class IPhone extends Phone{    @Override    public void start() {        System.out.println("苹果手机启动");    }}

3）创建抽象工厂

其中，有一个 createPhone 方法，我们想要生产哪个品牌的手机，就生产哪个：

package com.mikechen.java.design.factory.simple;
public abstract class PhoneFactory {    public abstract <T extends Phone> T createPhone(Class<T> clz);}

4）具体工厂

假设位于深圳的华强北是一个具体的工厂，它继承抽象工厂，通过反射来生产不同厂家的手机：

package com.mikechen.java.design.factory.simple;
/** * 深圳华强北工厂 */public class HQBPhoneFactor extends PhoneFactory {    @Override    public <T extends Phone> T createPhone(Class<T> clz) {        Phone phone=null;        String classname=clz.getName();
        try {            //通过反射来生产不同厂家的电脑            Phone= (Phone) Class.forName(classname).newInstance();        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }        return (T) Phone;    }}

客户端调用

package com.mikechen.java.design.factory.simple;
public class Client {    public static void main(String[]args) {        PhoneFactory phoneFactory = new HQBPhoneFactor();        HuaWeiPhone mHuaWeiPhone=phoneFactory.createphone(HuaWeiPhone.class);        mHuaWeiPhone.start();        XiaoMiHuaWeiPhone mXiaoMiHuaWeiPhone=PhoneFactory.createPhone(XiaoMiHuaWeiPhone.class);        mXiaoMiHuaWeiPhone.start();        IphoneComputer mIPhone=PhoneFactory.createphone(Iphone.class);        mIphone.start();    }}

结构很简单，看看下面的UML图就更加容易理解了：

优点：

• 灵活性增强：对于新产品的创建，只需多写一个相应的工厂类。

• 典型的解耦框架：高层模块只需要知道产品的抽象类，无须关心其他实现类。

缺点：

• 系统的复杂度增加：添加新产品时，需要增加新产品类，同时提供与之对应的具体工厂类，系统类的个数将成对增加。

• 一个具体工厂只能创建一种具体产品，如果要更换另外一种产品，仍然需要修改实例化的具体工厂类。

• 当一个类不知道它所需要的对象的类时； 
  
  

• 当一个类希望通过其子类来指定创建对象时。 
  

工厂方法模式与简单工厂模式的区别：

• 工厂方法模式：客户端不知道它所需要的对象的类，抽象工厂类通过其子类来指定创建哪个对象，不违背开闭原则。

• 简单工厂模式：在工厂类中包含了必要的逻辑判断，根据不同的条件、来动态实例化相关的类，违背了开闭原则。

仍以生产手机为例，假设我们需要生产苹果手机。

• 工厂方法模式：只需要直接创建产品，不需要去修改工厂类。

• 简单工厂模式：需要在工厂类中再添加一个 Case 分支条件，这违背了开闭原则，因为对修改也开放了。

对开闭原则还不太理解的同学，看这篇：设计模式七大原则最全总结 。

通过本文，我们了解并掌握了工厂方法模式的所有核心知识，包括工厂方法模式的概念、原理、应用场景、实现等。

工厂方法模式体现了面向接口编程的思路，它并不是简单把 New 的过程换成了函数，而是抽象出一套面向接口的设计模式。

工厂方法模式在保留简单工厂模式的封装优点的同时，让扩展变得更加简单，让继承变得可行，增加了多态性的体现。