設(shè)計(jì)原則：

要依賴抽象，不要依賴具體類

目錄

本文的結(jié)構(gòu)如下：

• 什么是工廠方法模式
• 為什么要用該模式
• 模式的結(jié)構(gòu)
• 代碼示例
• 優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
• 適用環(huán)境
• 模式應(yīng)用
• 模式擴(kuò)展
• 總結(jié)

一、前言

簡(jiǎn)單工廠模式雖然簡(jiǎn)單，但存在一個(gè)很嚴(yán)重的問(wèn)題。當(dāng)系統(tǒng)中需要引入新產(chǎn)品時(shí)，由于靜態(tài)工廠方法通過(guò)所傳入?yún)?shù)的不同來(lái)創(chuàng)建不同的產(chǎn)品，這必定要修改工廠類的源代碼，將違背“開(kāi)閉原則”，如何實(shí)現(xiàn)增加新產(chǎn)品而不影響已有代碼？工廠方法模式應(yīng)運(yùn)而生，本文將介紹第二種工廠模式——工廠方法模式。

二、什么是工廠方法模式

工廠方法模式(Factory Method Pattern)又稱為工廠模式，也叫虛擬構(gòu)造器(Virtual Constructor)模式或者多態(tài)工廠(Polymorphic Factory)模式，它屬于類創(chuàng)建型模式。在工廠方法模式中，工廠父類負(fù)責(zé)定義創(chuàng)建產(chǎn)品對(duì)象的公共接口，而工廠子類則負(fù)責(zé)生成具體的產(chǎn)品對(duì)象，這樣做的目的是將產(chǎn)品類的實(shí)例化操作延遲到工廠子類中完成，即通過(guò)工廠子類來(lái)確定究竟應(yīng)該實(shí)例化哪一個(gè)具體產(chǎn)品類。

三、為什么要用該模式

3.1、官方解釋

在簡(jiǎn)單工廠模式中只提供一個(gè)工廠類，該工廠類處于對(duì)產(chǎn)品類進(jìn)行實(shí)例化的中心位置，它需要知道每一個(gè)產(chǎn)品對(duì)象的創(chuàng)建細(xì)節(jié)，并決定何時(shí)實(shí)例化哪一個(gè)產(chǎn)品類。簡(jiǎn)單工廠模式最大的缺點(diǎn)是當(dāng)有新產(chǎn)品要加入到系統(tǒng)中時(shí)，必須修改工廠類，需要在其中加入必要的業(yè)務(wù)邏輯，這違背了“開(kāi)閉原則”。

此外，在簡(jiǎn)單工廠模式中，所有的產(chǎn)品都由同一個(gè)工廠創(chuàng)建，工廠類職責(zé)較重，業(yè)務(wù)邏輯較為復(fù)雜，具體產(chǎn)品與工廠類之間的耦合度高，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性，而工廠方法模式則可以很好地解決這一問(wèn)題。

在工廠方法模式中，不再提供一個(gè)統(tǒng)一的工廠類來(lái)創(chuàng)建所有的產(chǎn)品對(duì)象，而是針對(duì)不同的產(chǎn)品提供不同的工廠，系統(tǒng)提供一個(gè)與產(chǎn)品等級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的工廠等級(jí)結(jié)構(gòu)。

3.2、舉個(gè)例子

還是用蛋糕店的例子說(shuō)明一下。

你的蛋糕店很火熱，每天前來(lái)買蛋糕的人絡(luò)繹不絕，碰到休息日，更是火爆到不行，排隊(duì)的人都排到了“金拱門”的門口，忙碌的你富有沖勁，決定掏開(kāi)腰包，在另一個(gè)火爆地段--一所大學(xué)的門口再開(kāi)一家分店，并且因?yàn)榇髮W(xué)旁邊學(xué)生較多，你打算做一些改良，讓新開(kāi)的分店蛋糕的口味更適合年輕人。忙碌富裕的你決定再找個(gè)程序猿來(lái)幫忙設(shè)計(jì)代碼，但你就是葛朗臺(tái)，你開(kāi)的價(jià)錢太低，你只給10RMB，沒(méi)有人肯干這個(gè)活，心好的我再次被你請(qǐng)來(lái)。

你給我說(shuō)了你的想法，我心里一陣竊喜，這可以用上次get的簡(jiǎn)單工廠模式啊，于是我是這樣設(shè)計(jì)的：

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/10/31.
 */
public class SimpleCakeFacroty {
    public static Cake createCake(String location, String type){
        Cake cake;
        if ("center".equalsIgnoreCase(location)){
            if ("cheese".equals(type)) {
                cake = new CenterCheeseCake();
            } else if ("fruit".equals(type)) {
                cake = new CenterFruitCake();
            } else if ("cream".equals(type)) {
                cake = new CenterCreamCake();
            } else {
                cake = new CenterDefaultCake();
            }
        }else if("college".equalsIgnoreCase(location)){
            if ("cheese".equals(type)) {
                cake = new CollegeCheeseCake();
            } else if ("fruit".equals(type)) {
                cake = new CollegeFruitCake();
            } else if ("cream".equals(type)) {
                cake = new CollegeCreamCake();
            } else {
                cake = new CollegeDefaultCake();
            }
        }else if("other".equalsIgnoreCase(location)){
            if ("cheese".equals(type)) {
                cake = new OtherCheeseCake();
            } else if ("fruit".equals(type)) {
                cake = new OtherFruitCake();
            } else if ("cream".equals(type)) {
                cake = new OtherCreamCake();
            } else {
                cake = new OtherDefaultCake();
            }
        }
        return cake;
    }
}

所以CakeStore是這樣的：

public class CakeStore {
    public Cake orderCake(String location, String type) {
        Cake cake;
        cake = SimpleCakeFacroty.createCake(location, type);
        cake.bake();
        cake.box();
        return cake;
    }
}

一個(gè)上午的功夫，我認(rèn)真寫出這段代碼，帶著滿滿的成就感把它交給了你，你拍了拍手上的面粉，結(jié)果后只瞥了一眼，就噴著口水對(duì)我說(shuō)：“你寫的代碼就是一堆狗屎?！?/p>

沒(méi)有任何猶豫，你再次辭退了我，但你的職業(yè)精神我很敬佩，在我垂頭喪氣離開(kāi)之前，你沒(méi)有給我10RMB的報(bào)酬，而是咬著牙對(duì)我說(shuō)：

雖然你用了簡(jiǎn)單工廠模式，實(shí)現(xiàn)了蛋糕的創(chuàng)建和消費(fèi)分離，但是這里卻存在嚴(yán)重問(wèn)題：

1. 大量的if...else...相互嵌套，邏輯復(fù)雜，代碼不直觀，導(dǎo)致維護(hù)和測(cè)試都很困難，這真是最糟糕的代碼；
2. 擴(kuò)展不靈活，必須修改靜態(tài)工廠方法的業(yè)務(wù)邏輯，違反了“開(kāi)閉原則”。
3. 工廠方法和具體的蛋糕類嚴(yán)重耦合，而且具體的蛋糕類特別多，嚴(yán)重違背了“要依賴抽象，不要依賴具體”的設(shè)計(jì)原則。
4. ......

怎么解決這個(gè)問(wèn)題呢？工廠方法模式正好合適。具體代碼呢？先等介紹完工廠方法模式的結(jié)構(gòu)再看啦。

四、模式的結(jié)構(gòu)

在工廠方法模式結(jié)構(gòu)圖中包含如下幾個(gè)角色：

• Factory（抽象工廠類）：在抽象工廠類中，聲明了工廠方法(Factory Method)，用于返回一個(gè)產(chǎn)品。抽象工廠是工廠方法模式的核心，所有創(chuàng)建對(duì)象的工廠類都必須實(shí)現(xiàn)該接口。
• ConcreteFactory（具體工廠類）：它是抽象工廠類的子類，實(shí)現(xiàn)了抽象工廠中定義的工廠方法，并可由客戶端調(diào)用，返回一個(gè)具體產(chǎn)品類的實(shí)例。
• Product（抽象產(chǎn)品類）：它是定義產(chǎn)品的接口，是工廠方法模式所創(chuàng)建對(duì)象的超類型，也就是產(chǎn)品對(duì)象的公共父類。
• （ConcreteProduct具體產(chǎn)品類）：它實(shí)現(xiàn)了抽象產(chǎn)品接口，某種類型的具體產(chǎn)品由專門的具體工廠創(chuàng)建，具體工廠和具體產(chǎn)品之間一一對(duì)應(yīng)。

與簡(jiǎn)單工廠模式相比，工廠方法模式最重要的區(qū)別是引入了抽象工廠角色，抽象工廠可以是接口，也可以是抽象類或者具體類。

五、代碼示例

首先定義一個(gè)抽象工廠，這個(gè)抽象工廠有一個(gè)抽象方法用于生產(chǎn)具體產(chǎn)品：

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/01.
 */
public abstract class CakeStore {
    public Cake orderCake(String type) {
        Cake cake;
        cake = createCake(type);
        cake.bake();
        cake.box();
        return cake;
    }

    protected abstract Cake createCake(String type);
}

在抽象工廠中聲明了工廠方法但并未實(shí)現(xiàn)工廠方法，具體產(chǎn)品對(duì)象的創(chuàng)建由其子類負(fù)責(zé)，客戶端針對(duì)抽象工廠編程，可在運(yùn)行時(shí)再指定具體工廠類，具體工廠類實(shí)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(chǎn)品。

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public class CenterCakeStore extends CakeStore {
    @Override
    protected Cake createCake(String type) {
        Cake cake = null;
        if ("cheese".equals(type)) {
            cake = new CenterCheeseCake();
        } else if ("fruit".equals(type)) {
            cake = new CenterFruitCake();
        } else if ("cream".equals(type)) {
            cake = new CenterCreamCake();
        }
        return cake;
    }
}
/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public class CollegeCakeStore extends CakeStore {
    @Override
    protected Cake createCake(String type) {
        Cake cake = null;
        if ("cheese".equals(type)) {
            cake = new CollegeCheeseCake();
        } else if ("fruit".equals(type)) {
            cake = new CollegeFruitCake();
        } else if ("cream".equals(type)) {
            cake = new CollegeCreamCake();
        }
        return cake;
    }
}

抽象產(chǎn)品：

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/01.
 */
public abstract class Cake {
    void prepare(){
        System.out.println("step 1......");
        System.out.println("step 2......");
        System.out.println("step 3......");
        System.out.println("step 4......");
    }
    void bake(){
        System.out.println("bake");
    }
    void box(){
        System.out.println("box");
    }
}

具體產(chǎn)品有自己獨(dú)有的bake()，box()方法：

 * Created by w1992wishes on 2017/10/31.
 */
public class CenterCheeseCake extends Cake {
    public CenterCheeseCake(){
        name = "center cheese cake";
    }
    @Override
    public void bake(){
        System.out.println("不用烘箱，我要用火烤！");
    }
}
/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public class CollegeFruitCake extends Cake {
    public CollegeFruitCake(){
        name = "center fruit cake";
    }
    @Override
    public void box(){
        System.out.println("不用圓盒子打包，我愛(ài)國(guó)，用五角星盒子！");
    }
}

最后客戶端：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //這里可通過(guò)引入配置文件更改
        CakeStore cakeStore = new CenterCakeStore();
        Cake cake = cakeStore.orderCake("cheese");
    }
}

這樣一改，往后想再新開(kāi)一個(gè)蛋糕店，只需繼承自CakeStore新增生產(chǎn)具體的Cake，而不需改動(dòng)源代碼，這樣就符合了“開(kāi)閉原則”；而且客戶端更換蛋糕店可以通過(guò)配置來(lái)完成，同樣不需修改源代碼。

六、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

6.1、優(yōu)點(diǎn)

• 在工廠方法模式中，工廠方法用來(lái)創(chuàng)建客戶端所需要的產(chǎn)品，同時(shí)還向客戶端隱藏了哪種具體產(chǎn)品類將被實(shí)例化這一細(xì)節(jié)，客戶端只需要關(guān)心所需產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的工廠，無(wú)須關(guān)心創(chuàng)建細(xì)節(jié)，甚至無(wú)須知道具體產(chǎn)品類的類名。
• 基于工廠角色和產(chǎn)品角色的多態(tài)性設(shè)計(jì)是工廠方法模式的關(guān)鍵。它能夠使工廠可以自主確定創(chuàng)建何種產(chǎn)品對(duì)象，而如何創(chuàng)建這個(gè)對(duì)象的細(xì)節(jié)則完全封裝在具體工廠內(nèi)部。工廠方法模式之所以又被稱為多態(tài)工廠模式，是因?yàn)樗械木唧w工廠類都具有同一抽象父類。
• 使用工廠方法模式的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在系統(tǒng)中加入新產(chǎn)品時(shí)，無(wú)須修改抽象工廠和抽象產(chǎn)品提供的接口，無(wú)須修改客戶端，也無(wú)須修改其他的具體工廠和具體產(chǎn)品，而只要添加一個(gè)具體工廠和具體產(chǎn)品就可以了。這樣，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性也就變得非常好，完全符合“開(kāi)閉原則”。

6.2、缺點(diǎn)

• 在添加新產(chǎn)品時(shí)，需要編寫新的具體產(chǎn)品類，而且還要提供與之對(duì)應(yīng)的具體工廠類，系統(tǒng)中類的個(gè)數(shù)將成對(duì)增加，在一定程度上增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，有更多的類需要編譯和運(yùn)行，會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)一些額外的開(kāi)銷。
• 由于考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，需要引入抽象層，在客戶端代碼中均使用抽象層進(jìn)行定義，增加了系統(tǒng)的抽象性和理解難度，且在實(shí)現(xiàn)時(shí)可能需要用到DOM、反射等技術(shù)，增加了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度。

七、適用環(huán)境

在以下情況下可以使用工廠方法模式：

• 一個(gè)類不知道它所需要的對(duì)象的類：在工廠方法模式中，客戶端不需要知道具體產(chǎn)品類的類名，只需要知道所對(duì)應(yīng)的工廠即可，具體的產(chǎn)品對(duì)象由具體工廠類創(chuàng)建；客戶端需要知道創(chuàng)建具體產(chǎn)品的工廠類。
• 一個(gè)類通過(guò)其子類來(lái)指定創(chuàng)建哪個(gè)對(duì)象：在工廠方法模式中，對(duì)于抽象工廠類只需要提供一個(gè)創(chuàng)建產(chǎn)品的接口，而由其子類來(lái)確定具體要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象，利用面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)性和里氏代換原則，在程序運(yùn)行時(shí)，子類對(duì)象將覆蓋父類對(duì)象，從而使得系統(tǒng)更容易擴(kuò)展。
• 將創(chuàng)建對(duì)象的任務(wù)委托給多個(gè)工廠子類中的某一個(gè)，客戶端在使用時(shí)可以無(wú)須關(guān)心是哪一個(gè)工廠子類創(chuàng)建產(chǎn)品子類，需要時(shí)再動(dòng)態(tài)指定，可將具體工廠類的類名存儲(chǔ)在配置文件或數(shù)據(jù)庫(kù)中。

八、模式應(yīng)用

JDBC中的工廠方法:

Connection conn=DriverManager.getConnection("jdbc:microsoft:sqlserver://loc
alhost:1433; DatabaseName=DB;user=sa;password=");
Statement statement=conn.createStatement();
ResultSet rs=statement.executeQuery("select * from UserInfo");

九、模式擴(kuò)展

• 使用多個(gè)工廠方法：在抽象工廠角色中可以定義多個(gè)工廠方法，從而使具體工廠角色實(shí)現(xiàn)這些不同的工廠方法，這些方法可以包含不同的業(yè)務(wù)邏輯，以滿足對(duì)不同的產(chǎn)品對(duì)象的需求。
• 產(chǎn)品對(duì)象的重復(fù)使用：工廠對(duì)象將已經(jīng)創(chuàng)建過(guò)的產(chǎn)品保存到一個(gè)集合（如數(shù)組、List等）中，然后根據(jù)客戶對(duì)產(chǎn)品的請(qǐng)求，對(duì)集合進(jìn)行查詢。如果有滿足要求的產(chǎn)品對(duì)象，就直接將該產(chǎn)品返回客戶端；如果集合中沒(méi)有這樣的產(chǎn)品對(duì)象，那么就創(chuàng)建一個(gè)新的滿足要求的產(chǎn)品對(duì)象，然后將這個(gè)對(duì)象在增加到集合中，再返回給客戶端。
• 多態(tài)性的喪失和模式的退化：如果工廠僅僅返回一個(gè)具體產(chǎn)品對(duì)象，便違背了工廠方法的用意，發(fā)生退化，此時(shí)就不再是工廠方法模式了。一般來(lái)說(shuō)，工廠對(duì)象應(yīng)當(dāng)有一個(gè)抽象的父類型，如果工廠等級(jí)結(jié)構(gòu)中只有一個(gè)具體工廠類的話，抽象工廠就可以省略，也將發(fā)生了退化。當(dāng)只有一個(gè)具體工廠，在具體工廠中可以創(chuàng)建所有的產(chǎn)品對(duì)象，并且工廠方法設(shè)計(jì)為靜態(tài)方法時(shí)，工廠方法模式就退化成簡(jiǎn)單工廠模式。

十、總結(jié)

• 工廠方法模式又稱為工廠模式，它屬于類創(chuàng)建型模式。在工廠方法模式中，工廠父類負(fù)責(zé)定義創(chuàng)建產(chǎn)品對(duì)象的公共接口，而工廠子類則負(fù)責(zé)生成具體的產(chǎn)品對(duì)象，這樣做的目的是將產(chǎn)品類的實(shí)例化操作延遲到工廠子類中完成，即通過(guò)工廠子類來(lái)確定究竟應(yīng)該實(shí)例化哪一個(gè)具體產(chǎn)品類。
• 工廠方法模式包含四個(gè)角色：抽象產(chǎn)品是定義產(chǎn)品的接口，是工廠方法模式所創(chuàng)建對(duì)象的超類型，即產(chǎn)品對(duì)象的共同父類或接口；具體產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了抽象產(chǎn)品接口，某種類型的具體產(chǎn)品由專門的具體工廠創(chuàng)建，它們之間往往一一對(duì)應(yīng)；抽象工廠中聲明了工廠方法，用于返回一個(gè)產(chǎn)品，它是工廠方法模式的核心，任何在模式中創(chuàng)建對(duì)象的工廠類都必須實(shí)現(xiàn)該接口；具體工廠是抽象工廠類的子類，實(shí)現(xiàn)了抽象工廠中定義的工廠方法，并可由客戶調(diào)用，返回一個(gè)具體產(chǎn)品類的實(shí)例。
• 工廠方法模式是簡(jiǎn)單工廠模式的進(jìn)一步抽象和推廣。由于使用了面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)性，工廠方法模式保持了簡(jiǎn)單工廠模式的優(yōu)點(diǎn)，而且克服了它的缺點(diǎn)。在工廠方法模式中，核心的工廠類不再負(fù)責(zé)所有產(chǎn)品的創(chuàng)建，而是將具體創(chuàng)建工作交給子類去做。這個(gè)核心類僅僅負(fù)責(zé)給出具體工廠必須實(shí)現(xiàn)的接口，而不負(fù)責(zé)產(chǎn)品類被實(shí)例化這種細(xì)節(jié)，這使得工廠方法模式可以允許系統(tǒng)在不修改工廠角色的情況下引進(jìn)新產(chǎn)品。
• 工廠方法模式的主要優(yōu)點(diǎn)是增加新的產(chǎn)品類時(shí)無(wú)須修改現(xiàn)有系統(tǒng)，并封裝了產(chǎn)品對(duì)象的創(chuàng)建細(xì)節(jié)，系統(tǒng)具有良好的靈活性和可擴(kuò)展性；其缺點(diǎn)在于增加新產(chǎn)品的同時(shí)需要增加新的工廠，導(dǎo)致系統(tǒng)類的個(gè)數(shù)成對(duì)增加，在一定程度上增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。
• 工廠方法模式適用情況包括：一個(gè)類不知道它所需要的對(duì)象的類；一個(gè)類通過(guò)其子類來(lái)指定創(chuàng)建哪個(gè)對(duì)象；將創(chuàng)建對(duì)象的任務(wù)委托給多個(gè)工廠子類中的某一個(gè)，客戶端在使用時(shí)可以無(wú)須關(guān)心是哪一個(gè)工廠子類創(chuàng)建產(chǎn)品子類，需要時(shí)再動(dòng)態(tài)指定。