【Java设计模式】工厂方法
上篇文章中介绍了【Java设计模式】简单工厂
✍ 这次介绍工厂方法模式，该设计模式的类型为创建型，为真正意义上的第一个我们介绍的设计模式。
首先说一下简单工厂模式的不足：
在简单工厂模式中，只提供了一个工厂类，该工厂类处于对产品类进行实例化的中心位置，它知道每一个产品对象的创建细节，并决定何时实例化哪一个产品类。 简单工厂模式最大的缺点是当有新产品要加入到系统中时，必须修改工厂类，加入必要的处理逻辑，这违背了“开闭原则”。 在简单工厂模式中，所有的产品都是由同一个工厂创建，工厂类职责较重，业务逻辑较为复杂，具体产品与工厂类之间的耦合度高，严重影响了系统的灵活性和扩展性，而工厂方法模式则可以很好地解决这一问题。
工厂方法模式(Factory Method Pattern) 又称为工厂模式 ， 也叫 虚拟构造器(Virtual Constructor) 模式 或者 多态工厂(Polymorphic Factory) 模式 ， 它属于类创建型模式 。 在工厂方法模式中 ， 工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口 ， 而工厂子类则负责生成具体的产品对象 ， 这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成 ， 即通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品类 。
工厂方法模式包含如下角色：
- Product：抽象产品：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能。
- ConcreteProduct：具体产品：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间一一对应。
- Factory：抽象工厂：提供了创建产品的接口，调用者通过它访问具体工厂的工厂方法 newProduct() 来创建产品。
- ConcreteFactory：具体工厂：主要是实现抽象工厂中的抽象方法，完成具体产品的创建。
✍ 我们演示一下：
创建一个Cake的抽象类（Product：抽象产品）
package softwareDesign.coding.factoryMethod;
public abstract class Cake {
public abstract void produce();
}
巧克力蛋糕(ConcreteProduct：具体产品)
package softwareDesign.coding.factoryMethod;
public class CCake extends Cake{
@Override
public void produce() {
System.out.println("生产巧克力蛋糕");
}
}
雪花蛋糕(ConcreteProduct：具体产品)
package softwareDesign.coding.factoryMethod;
public class SnowCake extends Cake{
@Override
public void produce() {
System.out.println("生产雪花蛋糕");
}
}
创建一个工厂的抽象类（ Factory：抽象工厂）
package softwareDesign.coding.factoryMethod;
public abstract class CakeFactory {
public abstract Cake getCakeFactory();
}
创建巧克力蛋糕工厂（ConcreteFactory：具体工厂）
package softwareDesign.coding.factoryMethod;
public class CCakeFactory extends CakeFactory{
@Override
public Cake getCakeFactory() {
return new CCake();
}
}
创建雪花蛋糕生产工厂（ConcreteFactory：具体工厂）
package softwareDesign.coding.factoryMethod;
public class SnowCakeFactory extends CakeFactory {
@Override
public Cake getCakeFactory() {
return new SnowCake();
}
}
测试：
package softwareDesign.coding.factoryMethod;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
CakeFactory cakeFactory = new CCakeFactory();
Cake cake = cakeFactory.getCakeFactory();
cake.produce();
CakeFactory cakeFactory2 = new SnowCakeFactory();
Cake cake2 = cakeFactory2.getCakeFactory();
cake2.produce();
}
}
结合着 简单工厂去理解
我们看一下UML图
如果进行拓展的话，加入新的蛋糕类型和工厂 都只是“在外层补补”，不会触及核心代码。 很容易看出 工厂方法很巧妙地解决了产品组的问题
工厂方法设计模式也是比较简单的，我们分析一下：
工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象和推广。由于使用了面向对象的多态性，工厂方法模式保持了简单工厂模式的优点，而且克服了它的缺点。 在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有产品的创建，而是将具体创建工作交给子类去做。 这个核心类仅仅负责给出具体工厂必须实现的接口，而不负责哪一个产品类被实例化这种细节，这使得 工厂方法模式可以允许系统在不修改工厂角色的情况下引进新产品
当系统扩展需要添加新的产品对象时，仅仅需要添加一个具体产品对象以及一个具体工厂对象，原有工厂对象不需要进行任何修改，也不需要修改客户端， 很好地符合了“开闭原则”。而简单工厂模式在添加新产品对象后不得不修改工厂方法，扩展性不好。 工厂方法模式退化后可以演变成简单工厂模式。
✍ 说一下它的优缺点：
优点：
- 在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节，甚至无须知道具体产品类的类名。
- 基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够使工厂可以自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。
- 使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无须修改客户端，也无须修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了。这样，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”
缺点：
- 在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程
度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。 - 由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度，
且在实现时可能需要用到反射等技术，增加了系统的实现难度。
✍ 关于它的应用场景：
比如 java.util.Collection 接口的iterator()、Java 消息服务JMS(Java Messaging Service) 、JDBC 中的工厂方法等
✍ 模式适用环境
在以下情况下可以使用工厂方法模式：
- 一个类不知道它所需要的对象的类：在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体的产品对象由具体工厂类创建；客户端需要知道创建具体产品的工厂类。
- 一个类通过其子类来指定创建哪个对象：在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展。
- 将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。
✍ 模式扩展
使用多个工厂方法： 在抽象工厂角色中可以定义多个工厂方法，从而使具体工厂角色实现这些不同的工厂方法，这些方法可以包含不同的业务逻辑，以满足对不同的产品对象的需求。产品对象的重复使用：工厂对象将已经创建过的产品保存到一个集合（如数组、List 等）中，然后根据客户对产品的请求，对集合进行查询。如果有满足要求的产品对象，就直接将该产品返回客户端；如果集合中没有这样的产品对象，那么就创建一个新的满足要求的产品对象，然后将这个对象在增加到集合中，再返回给客户端。多态性的丧失和模式的退化：如果工厂仅仅返回一个具体产品对象，便违背了工厂方法的用意，发生退化，此时就不再是工厂方法模式了。一般来说，工厂对象应当有一个抽象的父类型，如果工厂等级结构中只有一个具体工厂类的话，抽象工厂就可以省略，也将发生了退化。当只有一个具体工厂，在具体工厂中可以创建所有的产品对象，并且工厂方法设计为静态方法时，工厂方法模式就退化成简单工厂模式。