設計模式之工廠方法模式詳解

定義：定義一個用於創建對象的接口，讓子類決定實例化哪一個類，工廠方法使一個類的實例化延遲到其子類。

類型：創建類模式

類圖：

工廠方法模式代碼

interface IProduct {
	public void productMethod();
}

class Product implements IProduct {
	public void productMethod() {
		System.out.println("產品");
	}
}

interface IFactory {
	public IProduct createProduct();
}

class Factory implements IFactory {
	public IProduct createProduct() {
		return new Product();
	}
}

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		IFactory factory = new Factory();
		IProduct prodect = factory.createProduct();
		prodect.productMethod();
	}
}

工廠模式：

首先需要說一下工廠模式。工廠模式根據抽象程度的不同分為三種：簡單工廠模式（也叫靜態工廠模式）、本文所講述的工廠方法模式、以及抽象工廠模式。工廠模式是編程中經常用到的一種模式。它的主要優點有：

• 可以使代碼結構清晰，有效地封裝變化。在編程中，產品類的實例化有時候是比較復雜和多變的，通過工廠模式，將產品的實例化封裝起來，使得調用者根本無需關心產品的實例化過程，只需依賴工廠即可得到自己想要的產品。
• 對調用者屏蔽具體的產品類。如果使用工廠模式，調用者只關心產品的接口就可以了，至於具體的實現，調用者根本無需關心。即使變更了具體的實現，對調用者來說沒有任何影響。
• 降低耦合度。產品類的實例化通常來說是很復雜的，它需要依賴很多的類，而這些類對於調用者來說根本無需知道，如果使用了工廠方法，我們需要做的僅僅是實例化好產品類，然後交給調用者使用。對調用者來說，產品所依賴的類都是透明的。

工廠方法模式：

通過工廠方法模式的類圖可以看到，工廠方法模式有四個要素：

• 工廠接口。工廠接口是工廠方法模式的核心，與調用者直接交互用來提供產品。在實際編程中，有時候也會使用一個抽象類來作為與調用者交互的接口，其本質上是一樣的。
• 工廠實現。在編程中，工廠實現決定如何實例化產品，是實現擴展的途徑，需要有多少種產品，就需要有多少個具體的工廠實現。
• 產品接口。產品接口的主要目的是定義產品的規范，所有的產品實現都必須遵循產品接口定義的規范。產品接口是調用者最為關心的，產品接口定義的優劣直接決定了調用者代碼的穩定性。同樣，產品接口也可以用抽象類來代替，但要注意最好不要違反裡氏替換原則。
• 產品實現。實現產品接口的具體類，決定了產品在客戶端中的具體行為。

前文提到的簡單工廠模式跟工廠方法模式極為相似，區別是：簡單工廠只有三個要素，他沒有工廠接口，並且得到產品的方法一般是靜態的。因為沒有工廠接口，所以在工廠實現的擴展性方面稍弱，可以算所工廠方法模式的簡化版，關於簡單工廠模式，在此一筆帶過。

適用場景：

不管是簡單工廠模式，工廠方法模式還是抽象工廠模式，他們具有類似的特性，所以他們的適用場景也是類似的。

首先，作為一種創建類模式，在任何需要生成復雜對象的地方，都可以使用工廠方法模式。有一點需要注意的地方就是復雜對象適合使用工廠模式，而簡單對象，特別是只需要通過new就可以完成創建的對象，無需使用工廠模式。如果使用工廠模式，就需要引入一個工廠類，會增加系統的復雜度。

其次，工廠模式是一種典型的解耦模式，迪米特法則在工廠模式中表現的尤為明顯。假如調用者自己組裝產品需要增加依賴關系時，可以考慮使用工廠模式。將會大大降低對象之間的耦合度。

再次，由於工廠模式是依靠抽象架構的，它把實例化產品的任務交由實現類完成，擴展性比較好。也就是說，當需要系統有比較好的擴展性時，可以考慮工廠模式，不同的產品用不同的實現工廠來組裝。

典型應用

要說明工廠模式的優點，可能沒有比組裝汽車更合適的例子了。場景是這樣的：汽車由發動機、輪、底盤組成，現在需要組裝一輛車交給調用者。假如不使用工廠模式，代碼如下：

class Engine {
	public void getStyle(){
		System.out.println("這是汽車的發動機");
	}
}
class Underpan {
	public void getStyle(){
		System.out.println("這是汽車的底盤");
	}
}
class Wheel {
	public void getStyle(){
		System.out.println("這是汽車的輪胎");
	}
}
public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		Engine engine = new Engine();
		Underpan underpan = new Underpan();
		Wheel wheel = new Wheel();
		ICar car = new Car(underpan, wheel, engine);
		car.show();
	}
}

可以看到，調用者為了組裝汽車還需要另外實例化發動機、底盤和輪胎，而這些汽車的組件是與調用者無關的，嚴重違反了迪米特法則，耦合度太高。並且非常不利於擴展。另外，本例中發動機、底盤和輪胎還是比較具體的，在實際應用中，可能這些產品的組件也都是抽象的，調用者根本不知道怎樣組裝產品。假如使用工廠方法的話，整個架構就顯得清晰了許多。

interface IFactory {
	public ICar createCar();
}
class Factory implements IFactory {
	public ICar createCar() {
		Engine engine = new Engine();
		Underpan underpan = new Underpan();
		Wheel wheel = new Wheel();
		ICar car = new Car(underpan, wheel, engine);
		return car;
	}
}
public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		IFactory factory = new Factory();
		ICar car = factory.createCar();
		car.show();
	}
}

使用工廠方法後，調用端的耦合度大大降低了。並且對於工廠來說，是可以擴展的，以後如果想組裝其他的汽車，只需要再增加一個工廠類的實現就可以。無論是靈活性還是穩定性都得到了極大的提高