工厂方法模式

1：工厂方法模式

工厂方法模式是一种创建型设计模式，其在父类中提供一个创建对象的方法，允许子类决定实例化对象的类型。

2：工厂方法模式问题

举个例子：假如你现在需要不同类型的水果：例如苹果，香蕉，梨等等。现在如果没有淘宝，水果摊这一类能提供多种水果的“工厂”。那么你买苹果需要去找苹果园，买香蕉需要去找香蕉生产地，每一个水果都需要你自行联系对应的水果生成地。很麻烦不是吗，想一想水果摊这一类的“工厂”是怎么解决这问题的？

再举一个例子：

如果你开发了一款物流管理应用。假设每一种运输方法类的构建都很复杂，需要编写大量代码。在初始版本只支持一种运输方案：卡车，于是你选择直接调用多个方法来创建卡车类。
后来你需要增加另一个方式：轮船。代码部分该如何处理呢?继续直接创建一个轮船类吗。那么创建轮船类的大量代码将到处都是。更糟糕的是，如果你以后需要在程序中支持另外一种运输方式，很可能需要再次对这些代码进行大幅修改。

最后，你将不得不编写繁复的代码，根据不同的运输对象类，在应用中进行不同的处理。

3：工厂方法模式解决方案

工厂方法模式建议使用特殊的工厂方法代替对于对象构造函数的直接调用（即使用 new运算符）。
对象仍将通过 new运算符创建，只是该运算符改在工厂方法中调用。工厂方法返回的对象通常被称作 “产品”。

注意：仅当这些产品具有共同的基类或者接口时，子类才能返回不同类型的产品，同时基类中的工厂方法还应将其返回类型声明为这一共有接口。

现在你可以在子类中重写工厂方法，从而改变其创建产品的类型。

例：卡车类和轮船类都必须实现运输接口，该接口声明了一个名为交付的方法。然后每个类都将以不同的方式实现该方法：卡车走陆路交付货物，轮船走海路交付货物。
陆路运输RoadLogistics类中的工厂方法返回卡车对象，而海路运输SeaLogistics类则返回轮船对象。

定义一个创建产品对象的工厂接口，将产品对象的实际创建工作推迟到具体子工厂类当中。这满足创建型模式中所要求的“创建与使用相分离”的特点。

我们把被创建的对象称为“产品”，把创建产品的对象称为“工厂”。如果要创建的产品不多，只要一个工厂类就可以完成，这种模式叫“简单工厂模式”，它不属于 GoF 的 23 种经典设计模式，它的缺点是增加新产品时会违背“开闭原则”。

而工厂方法模式是对简单工厂模式的进一步抽象化，其好处是可以使系统在不修改原来代码的情况下引进新的产品，即满足开闭原则。

4：工厂方法模式结构

产品（Product）将会对接口进行声明。对于所有由创建者及其子类构建的对象，这些接口都是通用的。
具体产品 （Concrete Products）是产品接口的不同实现。
创建者 （Creator）类声明返回产品对象的工厂方法。该方法的返回对象类型必须与产品接口相匹配。

你可以将工厂方法声明为抽象方法，强制要求每个子类以不同方式实现该方法。或者，你也可以在基础工厂方法中返回默认产品类型。

注意，尽管它的名字是创建者，但他最主要的职责并不是创建产品。一般来说，创建者类包含一些与产品相关的核心业务逻辑。工厂方法将这些逻辑处理从具体产品类中分离出来。打个比方，大型软件开发公司拥有程序员培训部门。但是，这些公司的主要工作还是编写代码，而非生产程序员。
具体创建者 （Concrete Creators）将会重写基础工厂方法，使其返回不同类型的产品。

注意，并不一定每次调用工厂方法都会创建新的实例。工厂方法也可以返回缓存、对象池或其他来源的已有对象。

代码示例：

// 抽象产品：水果接口
interface fruit {
    void display();
}

// 具体产品1：苹果，实现抽象产品中的抽象方法
class Apple implements fruit {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("apple");
    }
}

// 具体产品2：梨，实现抽象产品中的抽象方法
class Pear implements fruit {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("pear");
    }
}

// 抽象工厂：工厂接口
interface AbstractFactory {
    fruit create();
}

// 具体工厂1：苹果工厂
class AppleFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public fruit create() {
        System.out.println("AppleFactory:");
        return new Apple();
    }
}

// 具体工厂2：梨工厂
class PearFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public fruit create() {
        System.out.println("PearFactory:");
        return new Pear();
    }
}

// 创建者
public class Factory {
    public static void main(String[] args) {
        // 通过苹果工厂生产苹果对象并调用方法
        new AppleFactory().create().display();
        // 通过梨工厂生产梨对象并调用方法
        new PearFactory().create().display();
    }
}

在创建对象简单时，也许直接new一个对象更简单。但是如果生产一个苹果需要很多步骤，那么很明显工厂模式更简单，创建者无需知道苹果的生产细节，当生产过程需要修改时也不需要修改调用端。

5：工厂方法模式适用场景

当你在编写代码的过程中，如果无法预知对象确切类别及其依赖关系时，可使用工厂方法。
- 工厂方法将创建产品的代码与实际使用产品的代码分离，从而能在不影响其他代码的情况下扩展产品创建部分代码。
如果你希望用户能扩展你软件库或框架的内部组件，可使用工厂方法。
如果你希望复用现有对象来节省系统资源，而不是每次都重新创建对象，可使用工厂方法。

6：工厂方法模式优缺点

优点	缺点
你可以避免创建者和具体产品之间的紧密耦合。	应用工厂方法模式需要引入许多新的子类，代码可能会因此变得更复杂。最好的情况是将该模式引入创建者类的现有层次结构中。
单一职责原则。你可以将产品创建代码放在程序的单一位置，从而使得代码更容易维护。
开闭原则。无需更改现有客户端代码，你就可以在程序中引入新的产品类型。

7：工厂方法与其他模式的关系

在许多设计工作的初期都会使用工厂方法模式（较为简单，而且可以更方便地通过子类进行定制），随后演化为使用抽象工厂模式、原型模式或生成器模式（更灵活但更加复杂）。
抽象工厂模式通常基于一组工厂方法，但你也可以使用原型模式来生成这些类的方法。
你可以同时使用工厂方法和迭代器模式来让子类集合返回不同类型的迭代器，并使得迭代器与集合相匹配。
原型并不基于继承，因此没有继承的缺点。另一方面，原型需要对被复制对象进行复杂的初始化。工厂方法基于继承，但是它不需要初始化步骤。
工厂方法是模板方法模式的一种特殊形式。同时，工厂方法可以作为一个大型模板方法中的一个步骤。

8：工厂方法模式举例

还是拿水果举例，现在你需要不同水果来进行吃啊，榨汁啊等等操作，但是首先你需要先获得水果才能进行操作是吧。所以你找到一个水果摊，你告诉他你需要哪一种水果，他随即返回给你对应的水果。水果摊给你对应水果的行为就是对一个对象的创建再返回给你的过程。

工厂方法怎么实现呢？

让所有产品都遵循同一接口。该接口必须声明对所有产品都有意义的方法。
例如对于苹果，香蕉它们都遵循水果接口，在这个接口里声明它们通用的方法，例如：吃，榨汁。
在创建类中添加一个空的工厂方法。该方法的返回类型必须遵循通用的产品接口。
一个水果摊，但是商品没有排序，只知道是卖水果，但不知水果在哪。
在创建者代码中找到对于产品构造函数的所有引用。将它们依次替换为对于工厂方法的调用，同时将创建产品的代码移入工厂方法。你可能需要在工厂方法中添加临时参数来控制返回的产品类型。
相当于将你的进货渠道告诉给水果摊，然后你以后你就可以在水果摊买水果而不需要自己到处跑了。但是这个摊位还没有进行分类，苹果香蕉都堆在一起，需要你进行一些判断
现在，为工厂方法中的每种产品编写一个创建者子类，然后在子类中重写工厂方法，并将基本方法中的相关创建代码移动到工厂方法中。
把水果摊细化，苹果放一堆，香蕉放一堆。
如果应用中的产品类型太多，那么为每个产品创建子类并无太大必要，这时你也可以在子类中复用基类中的控制参数。
例如本地水果和进口水果，你可以分成本地苹果一堆和进口苹果一堆。
如果代码经过上述移动后，基础工厂方法中已经没有任何代码，你可以将其转变为抽象类。如果基础工厂方法中还有其他语句，你可以将其设置为该方法的默认行为。

9：参考

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