工廠方法模式

介紹

簡單工廠模式雖然簡單当纱，并且實現(xiàn)了創(chuàng)建和使用分離的功能呛每，但存在一個很嚴重的問題。當系統(tǒng)中需要引入新產品時坡氯，由于靜態(tài)工廠方法通過所傳入?yún)?shù)的不同來創(chuàng)建不同的產品晨横，這必定要修改工廠類的源代碼洋腮，將違背“開閉原則”，并且工廠類可能過于龐大手形，出現(xiàn)大量if...else...的語句徐矩，導致維護和測試難度增大，如何實現(xiàn)增加新產品而不影響已有代碼叁幢？工廠方法模式應運而生，本文將介紹第二種工廠模式——工廠方法模式坪稽。

在簡單工廠模式中只提供一個工廠類曼玩，該工廠類處于對產品類進行實例化的中心位置，它需要知道每一個產品對象的創(chuàng)建細節(jié)窒百，并決定何時實例化哪一個產品類黍判。簡單工廠模式最大的缺點是當有新產品要加入到系統(tǒng)中時，必須修改工廠類篙梢，需要在其中加入必要的業(yè)務邏輯顷帖，這違背了“開閉原則”。此外渤滞，在簡單工廠模式中贬墩，所有的產品都由同一個工廠創(chuàng)建，工廠類職責較重妄呕，業(yè)務邏輯較為復雜陶舞，具體產品與工廠類之間的耦合度高，嚴重影響了系統(tǒng)的靈活性和擴展性绪励，而工廠方法模式則可以很好地解決這一問題肿孵。

在工廠方法模式中，我們不再提供一個統(tǒng)一的工廠類來創(chuàng)建所有的產品對象疏魏，而是針對不同的產品提供不同的工廠停做，系統(tǒng)提供一個與產品等級結構對應的工廠等級結構。

工廠方法模式定義

定義一個用于創(chuàng)建對象的接口大莫，讓子類決定將哪一個類實例化。工廠方法模式讓一個類的實例化延遲到其子類只厘。工廠方法模式又簡稱為工廠模式(Factory Pattern)，又可稱作虛擬構造器模式(Virtual Constructor Pattern)或多態(tài)工廠模式(Polymorphic Factory Pattern)懈凹。工廠方法模式是一種類創(chuàng)建型模式。

工廠方法模式UML類圖

角色介紹

• Product（抽象產品）：它是定義產品的接口介评，是工廠方法模式所創(chuàng)建對象的超類型库北，也就是產品對象的公共父類爬舰。
• ConcreteProduct（具體產品）：它實現(xiàn)了抽象產品接口寒瓦，某種類型的具體產品由專門的具體工廠創(chuàng)建情屹，具體工廠和具體產品之間一一對應杂腰。
• Factory（抽象工廠）：在抽象工廠類中垃你，聲明了工廠方法(Factory Method)，用于返回一個產品喂很。抽象工廠是工廠方法模式的核心惜颇，所有創(chuàng)建對象的工廠類都必須實現(xiàn)該接口。
• ConcreteFactory（具體工廠）：它是抽象工廠類的子類凌摄，實現(xiàn)了抽象工廠中定義的工廠方法，并可由客戶端調用锨亏，返回一個具體產品類的實例。

與簡單工廠模式的區(qū)別

最重要的區(qū)別就是引入了抽象工廠角色器予，抽象工廠可以是接口，也可以是抽象類或者具體類劣摇。
在抽象工廠中聲明了工廠方法但并未實現(xiàn)工廠方法，具體產品對象的創(chuàng)建由其子類負責末融，客戶端針對抽象工廠編程，可在運行時再指定具體工廠類勾习，具體工廠類實現(xiàn)了工廠方法，不同的具體工廠可以創(chuàng)建不同的具體產品巧婶。

interface Factory {
    public Product factoryMethod();
}

class ConcreteFactory implements Factory {
    public Product factoryMethod() {
        return new ConcreteProduct();
    }
}

// 客戶端創(chuàng)建產品
Factory factory;
factory = new ConcreteFactory(); //可通過配置文件實現(xiàn)
Product product;
product = factory.factoryMethod();

demo

使用工廠模式設計日志記錄器涂乌。

Logger接口充當抽象產品艺栈，其子類FileLogger和DatabaseLogger充當具體產品湾盒，LoggerFactory接口充當抽象工廠，其子類FileLoggerFactory和DatabaseLoggerFactory充當具體工廠罚勾。

//日志記錄器接口：抽象產品  
interface Logger {  
    public void writeLog();  
}  
  
//數(shù)據(jù)庫日志記錄器：具體產品  
class DatabaseLogger implements Logger {  
    public void writeLog() {  
        System.out.println("數(shù)據(jù)庫日志記錄吭狡。");  
    }  
}  
  
//文件日志記錄器：具體產品  
class FileLogger implements Logger {  
    public void writeLog() {  
        System.out.println("文件日志記錄。");  
    }  
}  
  
//日志記錄器工廠接口：抽象工廠  
interface LoggerFactory {  
    public Logger createLogger();  
}  
  
//數(shù)據(jù)庫日志記錄器工廠類：具體工廠  
class DatabaseLoggerFactory implements LoggerFactory {  
    public Logger createLogger() {  
            //連接數(shù)據(jù)庫划煮，代碼省略  
            //創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫日志記錄器對象  
            Logger logger = new DatabaseLogger();   
            //初始化數(shù)據(jù)庫日志記錄器缔俄，代碼省略  
            return logger;  
    }     
}  
  
//文件日志記錄器工廠類：具體工廠  
class FileLoggerFactory implements LoggerFactory {  
    public Logger createLogger() {  
            //創(chuàng)建文件日志記錄器對象  
            Logger logger = new FileLogger();   
            //創(chuàng)建文件弛秋，代碼省略  
            return logger;  
    }     
}  

客戶端使用代碼：

class Client {  
    public static void main(String args[]) {  
        LoggerFactory factory;  
        Logger logger;  
        factory = new FileLoggerFactory(); //可引入配置文件實現(xiàn)  
        logger = factory.createLogger();  
        logger.writeLog();  
    }  
}  

優(yōu)化代碼

動態(tài)加載工廠類

為了讓系統(tǒng)具有更好的靈活性和可擴展性俐载，不再使用new關鍵字來創(chuàng)建工廠對象，而是將具體工廠類名存儲在配置文件中瞎疼，通過讀取配置文件獲取類名字符串，再反射出具體的類壁畸。

重載工廠方法

工廠方法可能會存在多種途徑來創(chuàng)建產品贼急，比如日志記錄系統(tǒng)，可以從文件中讀取捏萍，也可以從數(shù)據(jù)庫讀取太抓。
在抽象工廠中定義多個重載的工廠方法，在具體工廠中實現(xiàn)了這些工廠方法令杈，這些方法可以包含不同的業(yè)務邏輯走敌，以滿足對不同產品對象的需求。

引入重載方法后逗噩，抽象工廠LoggerFactory的代碼修改如下：

interface LoggerFactory {  
    public Logger createLogger();  
    public Logger createLogger(String args);  
    public Logger createLogger(Object obj);  
}  

工廠方法的隱藏

有時候，為了進一步簡化客戶端的使用异雁，還可以對客戶端隱藏工廠方法赃额，此時李剖，在工廠類中將直接調用產品類的業(yè)務方法锭部，客戶端無須調用工廠方法創(chuàng)建產品，直接通過工廠即可使用所創(chuàng)建的對象中的業(yè)務方法拌禾。

//改為抽象類  
abstract class LoggerFactory {  
    //在工廠類中直接調用日志記錄器類的業(yè)務方法writeLog()  
    public void writeLog() {  
        Logger logger = this.createLogger();  
        logger.writeLog();  
    }  
      
    public abstract Logger createLogger();    
} 
class Client {  
    public static void main(String args[]) {  
        LoggerFactory factory;  
        factory = (LoggerFactory)XMLUtil.getBean();  
        factory.writeLog(); //直接使用工廠對象來調用產品對象的業(yè)務方法  
    }  
}  

Cocoa框架中的使用

NSNumber

盡管NSNumber可以使用常見的alloc init方式創(chuàng)建NSNumber展哭，但這樣創(chuàng)建出來的對象仍然是nil扼菠，只能使用預先定義的工廠方法來創(chuàng)建有意義的實例。例如

[NSNumber numberWithBool:YES]

此消息會得到一個NSNumber的子類NSCFBoolean的一個實例循榆。

NSNumber就是工廠模式的一個變體墨坚，NSNumber本身是一個抽象父類，直接由抽象類生成具體子類

總結

優(yōu)點

• 在工廠方法模式中泽篮，工廠方法用來創(chuàng)建客戶所需要的產品，同時還向客戶隱藏了哪種具體產品類將被實例化這一細節(jié)帽撑，用戶只需要關心所需產品對應的工廠，無須關心創(chuàng)建細節(jié)亏拉，甚至無須知道具體產品類的類名。
• 基于工廠角色和產品角色的多態(tài)性設計是工廠方法模式的關鍵莽使。它能夠讓工廠可以自主確定創(chuàng)建何種產品對象，而如何創(chuàng)建這個對象的細節(jié)則完全封裝在具體工廠內部芳肌。工廠方法模式之所以又被稱為多態(tài)工廠模式肋层，就正是因為所有的具體工廠類都具有同一抽象父類亿笤。
• 使用工廠方法模式的另一個優(yōu)點是在系統(tǒng)中加入新產品時栋猖，無須修改抽象工廠和抽象產品提供的接口，無須修改客戶端掂铐，也無須修改其他的具體工廠和具體產品罕拂，而只要添加一個具體工廠和具體產品就可以了全陨，這樣，系統(tǒng)的可擴展性也就變得非常好辱姨，完全符合“開閉原則”。

缺點

• 在添加新產品時枢舶，需要編寫新的具體產品類懦胞，而且還要提供與之對應的具體工廠類凉泄，系統(tǒng)中類的個數(shù)將成對增加，在一定程度上增加了系統(tǒng)的復雜度后众，有更多的類需要編譯和運行，會給系統(tǒng)帶來一些額外的開銷蒂誉。
• 由于考慮到系統(tǒng)的可擴展性，需要引入抽象層括堤，在客戶端代碼中均使用抽象層進行定義，增加了系統(tǒng)的抽象性和理解難度悄窃，且在實現(xiàn)時可能需要用到DOM登夫、反射等技術广匙，增加了系統(tǒng)的實現(xiàn)難度恼策。

適用場景

• 客戶端不知道它所需要的對象的類(編譯時無法準確預期要創(chuàng)建的對象的類)潮剪。在工廠方法模式中，客戶端不需要知道具體產品類的類名抗碰，只需要知道所對應的工廠即可，具體的產品對象由具體工廠類創(chuàng)建弧蝇，可將具體工廠類的類名存儲在配置文件或數(shù)據(jù)庫中。
• 抽象工廠類通過其子類來指定創(chuàng)建哪個對象（類想讓其子類決定在運行時創(chuàng)建什么）沙峻。在工廠方法模式中两芳，對于抽象工廠類只需要提供一個創(chuàng)建產品的接口摔寨，而由其子類來確定具體要創(chuàng)建的對象怖辆，利用面向對象的多態(tài)性和里氏代換原則删顶，在程序運行時淑廊，子類對象將覆蓋父類對象，從而使得系統(tǒng)更容易擴展蒋纬。