工厂方法模式：理解工厂模式精髓，破解工厂方法之谜

后端

2023-12-03 13:59:30

工厂方法模式的缘起

在软件设计中，我们常常需要创建大量对象，这些对象可能属于不同的类。传统上，我们会直接在需要的地方使用 new 操作符来实例化对象，这种方式虽然简单粗暴，却存在着诸多弊端：

耦合度高： 创建对象的过程与使用对象的过程紧密耦合，如果我们需要改变创建对象的逻辑，那么所有使用该对象的代码都需要相应地修改，这无疑会增加维护成本。
扩展性差： 当我们需要添加新的对象类型时，我们必须修改创建对象的代码，这可能会破坏现有代码的稳定性，增加引入新错误的风险。
灵活性差： 这种方式无法满足某些特殊场景下的需求，例如，当我们需要根据不同的条件创建不同类型的对象时，直接使用 new 操作符就显得力不从心了。

工厂方法模式的登场

为了解决上述问题，设计模式家族中诞生了工厂方法模式。它提供了一种创建对象的最佳方式，让子类决定实例化哪一个类，从而将创建过程与使用过程解耦，提高了代码的灵活性和可扩展性。

工厂方法模式的核心思想是将创建对象的职责从使用对象的代码中分离出来，并将其委托给一个独立的工厂类。工厂类负责根据不同的条件创建不同类型的对象，而使用对象的代码只需要与工厂类进行交互，而无需关心对象的具体创建过程。

工厂方法模式的结构

工厂方法模式通常由以下几个角色组成：

工厂类（Factory）： 定义一个创建对象的接口，并负责根据不同的条件创建不同类型的对象。
具体工厂类（Concrete Factory）： 实现工厂类中的创建对象接口，并创建具体的对象。
产品类（Product）： 定义对象的接口，并由具体产品类实现。
具体产品类（Concrete Product）： 实现产品类中的接口，并表示不同的对象类型。

工厂方法模式的优点

工厂方法模式具有以下优点：

解耦： 将创建对象的过程与使用对象的过程解耦，提高了代码的可维护性和可扩展性。
灵活性： 可以根据不同的条件创建不同类型的对象，满足特殊场景下的需求。
扩展性： 当我们需要添加新的对象类型时，只需要添加一个新的具体工厂类，而无需修改现有代码，提高了代码的扩展性。

工厂方法模式的应用场景

工厂方法模式广泛应用于各种软件开发场景，以下是一些常见的应用场景：

创建对象族： 当我们需要创建一组相关对象时，可以使用工厂方法模式来简化创建过程。例如，在设计一个图形编辑器时，我们可以使用工厂方法模式来创建不同的形状对象。
参数化创建： 当我们需要根据不同的参数创建不同的对象时，可以使用工厂方法模式来简化创建过程。例如，在设计一个数据库访问层时，我们可以使用工厂方法模式来创建不同的数据库连接对象。
延迟创建： 当我们需要延迟创建对象时，可以使用工厂方法模式来延迟创建过程。例如，在设计一个缓存系统时，我们可以使用工厂方法模式来延迟创建缓存对象。

工厂方法模式的实现

以下是用 Java 实现的工厂方法模式示例：

// 工厂类
public abstract class Factory {

    public abstract Product createProduct();

}

// 具体工厂类
public class ConcreteFactoryA extends Factory {

    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductA();
    }

}

// 具体工厂类
public class ConcreteFactoryB extends Factory {

    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductB();
    }

}

// 产品类
public abstract class Product {

    public abstract void doSomething();

}

// 具体产品类
public class ConcreteProductA extends Product {

    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("ConcreteProductA do something.");
    }

}

// 具体产品类
public class ConcreteProductB extends Product {

    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("ConcreteProductB do something.");
    }

}

// 使用工厂方法模式
public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        // 创建工厂对象
        Factory factory = new ConcreteFactoryA();

        // 使用工厂对象创建产品对象
        Product product = factory.createProduct();

        // 使用产品对象
        product.doSomething();

    }

}