一、什么是工厂方法模式
工厂二字想必大家都不陌生，工厂就是用来建造东西的，我们市面上买的东西比如水杯、玩具、汽车等等都是从工厂生产的，那我们需不需要知道它们是如何生产出来的呢？当然不需要，商家从工厂中直接提货，我们就可以购买了，完全不知道它是如何生产的，这就是工厂方法模式。
工厂方法模式（Factory Method） ，定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法模式使一个类的实例化延迟到其子类。UML结构图如下：
其中，Product定义工厂方法所创建的对象的接口；Creator声明工厂方法，并返回一个Product类型的对象；ConcreteProduct是具体的产品，实现了Product接口；ConcreteCreteCreator重定义工厂方法，返回一个ConcreteProduct实例。
1. Product类
下述代码是一个抽象产品类，具体的产品类可以有多个，都继承于抽象产品类。
public abstract class Product {
//产品类的公共方法
public void method1() {
//业务逻辑处理
}
//抽象方法
public abstract void method2();
}
2. ConcreteProduct类
具体产品类，可创建多个。
public class ConcreteProduct1 extends Product {
@Override
public void method2() {
// 业务逻辑处理
}
}
3. Creator类
下述代码是一个抽象工厂类，主要负责定义产品对象的产生。
public abstract class Creator {
//创建一个产品对象，参数自行设置
public abstract <T extends Product> T createProduct(Class<T> c);
}
4. ConcreteCreator类
具体如何产生一个产品的对象，是由具体的工厂类实现的。
public class ConcreteCreator extends Creator {
@Override
public <T extends Product> T createProduct(Class<T> c) {
Product product = null;
try {
product = (Product) Class.forName(c.getName()).newInstance();
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
return (T) product;
}
}
调用时就可以使用我们创建的工厂来完成相应的操作了，如下：
Creator creator = new ConcreteCreator();
creator.createProduct(ConcreteProduct1.class);
二、工厂方法模式的应用
1. 何时使用
- 不同条件下创建不用实例时。方法是让子类实现工厂接口。
2. 优点
- 良好的封装性，代码结构清晰。如一个调用者想创建一个对象，只需要知道其名称即可，降低了模块间的耦合。
- 扩展性好。如果想增加一个产品，只需扩展一个工厂类即可。
- 屏蔽产品类。调用者只关心产品的接口。
- 典型的解耦框架。
3. 缺点
- 每增加一个产品，就需要增加一个产品工厂的类，增加了系统的复杂度。
4. 使用场景
- 需要生成对象的地方。
- 需要灵活的、可扩展的框架时。
- 数据库访问，数据库可能变化时。
5. 应用实例
- 需要一辆汽车，直接从工厂里面提货，不用去管这辆车是怎么做出来的。
- Hibernate换数据库只需换方言和驱动即可。
- 简单计算器的实现。
三、简单工厂模式的实现
在看工厂方法模式的实现之前，我们先来了解一下简单工厂模式。简单工厂模式就是用一个单独的类来做创造实例的过程，这个类就是工厂。
我们以简单计算器的实现为例，这里只给出部分代码用于与工厂方法模式做对比。UML图如下：
工厂类如下：
public class OperationFactory {
public static Operation createOperate(String operate) {
Operation oper = null;
switch(operate) {
case "+":
oper = new OperationAdd();
break;
case "-":
oper = new OperationSub();
break;
case "*":
oper = new OperationMul();
break;
case "/":
oper = new OperationDiv();
break;
}
return oper;
}
}
其余类参考下方工厂方法模式。
四、工厂方法模式的实现
现在再对这个计算器用工厂方法模式进行编写，看一下两种模式间有什么区别。UML图如下：
1. 运算类
public class Operation {
protected double numberA = 0;
protected double numberB = 0;
public double getNumberA() {
return numberA;
}
public void setNumberA(double numberA) {
this.numberA = numberA;
}
public double getNumberB() {
return numberB;
}
public void setNumberB(double numberB) {
this.numberB = numberB;
}
public double getResult() {
double result = 0;
return result;
}
}
2. 工厂接口
public interface IFactory {
Operation createOperation();
}
3. 具体运算类
这里以加减乘除四种运算为例，需要四个实现类，都继承运算类。
public class OperationAdd extends Operation {
@Override
public double getResult() {
double result = 0;
result = numberA + numberB;
return result;
}
}
其余三个省略。
4. 运算工厂
有四个运算类，就需要四个运算工厂，都实现了工厂接口。
public class AddFactory implements IFactory {
@Override
public Operation createOperation() {
return new OperationAdd();
}
}
其余三个省略。\
5. Client客户端
public class Client {
public static void main(String[] args) {
IFactory oFactory = new AddFactory();
// IFactory oFactory = new SubFactory();
// IFactory oFactory = new MulFactory();
// IFactory oFactory = new DivFactory();
Operation operation = oFactory.createOperation();
operation.numberA = 5;
operation.numberB = 7;
double result = operation.getResult();
System.out.println(result);
}
}
如上述代码，为加法的运算，若需要进行其他运算，只需实现该接口的其他实现类（如注释所示）。运行结果如下：
实现加法工厂，进行加法运算，5+7的结果为12。
五、简单工厂模式与工厂方法模式的区别
如果现在需要增加其他运算，比如取余。简单工厂模式需要在添加case分支条件，修改了原有的类，违背了开闭原则；而工厂方法模式只需再新加个取余类和取余工厂，然后对客户端进行修改即可。
简单工厂模式最大的优点在于工厂类中包含了必要的逻辑判断，根据客户端的选择条件动态实例化相关的类，对与客户端来说，去除了与具体产品的依赖。为了弥补他违背了开闭原则，于是就有了工厂方法模式，根据依赖倒转原则，把工厂类抽象出一个接口，这个接口只有一个方法，就是创建抽象产品的工厂方法。
其实工厂方法模式还存在一个问题，就是客户端需要决定实例化哪一个工厂来实现运算类，也就是说，工厂方法把简单工厂的内部逻辑判断移到了客户端代码来进行。对于这个问题，可以利用反射来解决（抽象工厂模式中的反射实例）。
