华知：Java 设计模式（二）

 2. 单例模式深入解析

 2.1 单例模式的定义和实现方式

 2.1.1 饿汉式单例模式

饿汉式单例模式是一种比较简单且常见的设计模式，它的主要特点是在类被加载的时候就立即初始化，并且创建单例对象。这种方式的优点是实现简单，运行时性能相对稳定，因为实例在类加载时就被创建，那么在程序的任何地方都可以直接通过这个单例对象，省去了查找和创建对象的开销。然而，这种实现方式的缺点是可能浪费内存，尤其是当单例对象不会被频繁使用的情况下，因为不管后续使用与否，它都会被创建。

在 Java语言中，饿汉式单例模式的实现是非常简单的。首先，你需要一个单例类，其内部定义了一个私有的静态变量，用来保存单例的唯一实例。然后，这个类还应该提供一个公有的静态方法，用于获取这个唯一的实例。因为构造方法是私有的，这确保了外部程序无法直接创建该类的实例，只能通过类提供的静态方法来获取实例。

以下是一个饿汉式单例模式的简单实现:

public class EagerSingleton{

   //私有的静态变量，保存单例的唯一实例

private static final EagerSingleton INSTANCE= new EagerSingleton();

//私有的构造方法，防止外部直接创建实例

private EagerSingleton(){

//防止通过反射创建多个实例

if(INSTANCE！= null){

throw new IllegalStateException("Instance already exists!");

}

}

//公有的静态方法，提供外部访问单例的途径

public static EagerSingleton getInstance(){

return INSTANCE;

}

}

饿汉式单例模式的实现中，的初始化操作将在类加载的时候就被执行，因此不存在线程安全问题。但这也意味着，如果这个单例类的实例最终没有被使用，那么它所占的内存就永远不会被释放，这是饿汉式单例的主要问题。

对于大多数应用来说，饿汉式单例模式的实现是高效且足够的，特别是单例对象的创建开销小，并且能够保证线程安全。然而，根据具体的应用场景和需求，开发者可能会选择其他类型的单例模式，如懒汉式、双重检测锁式、静态内部类式或枚举单例式等，以解决不同的问题。例如，如果单例对象的创建开销较大，或者单例使用频率不高，那么后续的懒汉式或其他具有延迟加载特性的单例模式可能更合适。

 2.1.2 懒汉式单例模式

懒汉式单例模式是一种设计模式，用于减少程序启动时的开销，提高资源利用效率。该模式的核心要点在于延迟对象的创建，即在实际需要使用时再进行创建，而不是在程序启动时就创建对象。具体来说，懒汉式单例模式的实现方式主要有以下两种:

1. 普通懒汉式:

这种实现方式是线程不安全的，因为它没有考虑并发环境下的线程安全问题。在 Java中，这通常表现为类加载时不创建实例，但当需要使用时，才通过一个公共的静态方法(如 getInstance())来获取实例。如果有多个线程同时调用这个方法，可能会创建出多个实例，破坏了单例模式的特性。

2. 线程安全的懒汉式:

为解决线程安全问题，常见的做法是在 getInstance()方法上加入 synchronized关键字，确保在任何时刻只有一个线程可以进入该方法，从而防止了实例被多次创建的问题。但这种方式的缺点是性能并不高，因为每次调用 getInstance()方法都需要进行线程同步，影响了执行效率。

为了进一步提高效率，还有一种改进的线程安全的懒汉式实现——双重检查锁定(Double-Checked Locking) 。这种实现方式在 getInstance()方法中，先检查实例是否已经创建，如果为空则加锁创建实例。而这一加锁的操作只需要在实例尚未创建时执行，之后就可以安全地共享同一个实例，避免了每次调用 getInstance()都需要同步，大幅提升了执行效率。但是，Java内存模型的复杂性导致了这种方式可能存在一些难以预料的风险，并且在某些早期的 Java版本中可能存在不必要的性能问题。

此外，还有一些其他的懒汉式单例模式实现方式，例如使用静态内部类或枚举类型来实现单例，这些方式也可以实现延迟加载，线程安全以及没有反射和反序列化的漏洞。

懒汉式单例模式的优缺点主要包括:

优点:

-延迟加载:避免程序启动时即创建对象，有效减少了资源的使用和消耗。

-灵活性高:由于实例是在使用时才创建的，因此可以灵活地控制实例的创建时间。

缺点:

-线程安全性:非线程安全的懒汉式会因为并发问题而导致错误。

-性能:线程安全的懒汉式由于同步操作的存在，其执行效率相对于饿汉式要低。

-并发问题:双重检查锁定的方式尽管提高了效率，但是仍然存在一些复杂性和风险。

在使用懒汉式单例模式时，开发者需要权衡其优缺点，根据具体的应用场景选择最适合的实现方式。

 2.1.3 双重检查锁定单例模式

双重检查锁定单例模式分析

在多线程高并发的环境下，单例模式的实现方法需要兼顾效率与安全性。双重检查锁定(Double-Checked Locking)单例模式是解决这一问题的一个有效方案，它通过精心设计的步骤和机制，实现了在保证线程安全的同时，尽可能地提升了程序的执行效率。

双重检查锁定单例模式的基本实现原理是:首次检查实例是否已经创建，如果尚未创建，则进入同步代码块，再次检查实例是否已经创建，如果还未创建，则创建新的实例。由于同步操作只进行一次，这就大大减小了开销，同时也避免了每次获取实例时都需要进行同步的情况，提高了系统的响应速度。

具体来说，Java中使用双重检查锁定模式通常的实现代码如下:

public class Singleton{

   //使用 volatile关键字防止指令重排问题

private volatile static Singleton instance;

private final int value;

   //私有化构造方法，防止外部直接通过 new来创建对象

   private Singleton(int value){

       this.value= value;

   }

   //提供一个公共的静态方法，用于获取单例实例

public static Singleton getInstance(int value){

//第一次检查:如果实例已经创建，则直接返回

if(instance== null){

           //同步块，保证线程安全

           synchronized(Singleton.class){

               //第二次检查:如果实例还未创建，则创建

if(instance== null){

                   instance= new Singleton(value);

               }

           }

       }

       return instance;

   }

}

适用场景

双重检查锁定单例模式特别适合以下场景:

1. 高并发多线程环境:如多个服务或服务端应用，在高并发的情况下，频繁地创建和销毁单例可能会引起性能问题。双重检查锁定单例模式可以有效地避免线程安全问题，同时减少不必要的系统开销。

2. 资源消耗大的单例对象:对于那些重量级对象，创建和销毁的成本相对较高，使用双重检查锁定可以使这些对象只被创建一次，从而降低系统的整体资源消耗。

3. 多线程间的数据一致性:在多线程操作共享资源的场景下，保持数据一致性是非常重要的。在创建单例的过程中引入 volatile关键字，可以防止因为指令重排等优化导致的可见性问题，确保多线程环境中的安全性。

4. 高性能要求的场合:若系统的性能要求较高，那么减少不必要的同步操作是提升性能的有效手段。双重检查锁定单例模式在首次创建实例时采用同步措施，降低了锁的竞争，提高了系统的响应速度。

总之，在面对高并发和高性能的需求时，双重检查锁定单例模式提供了一个优秀的解决方案。它巧妙地利用了 JVM层面对指令的优化，以及 volatile关键字的内存可见性保证，巧妙地在性能和安全性之间取得了平衡。

 2.2 单例模式的优缺点及适用场景

###单例模式的优缺点及适用场景概述

单例模式是一种常见的设计模式，主要用于确保一个类只有一个实例，并提供对该实例的全局访问点。本节我们将分析单例模式的优势与不足，并探讨适合使用此模式的场景。

优点

1. 全局访问:单例模式允许在任何需要的地方都能访问到这个类的唯一实例。这对于需要全局状态或者共享资源的应用来说非常有用。

2. 节省资源:由于单例模式只创建了一个实例，因此可以减少内存和 CPU的使用，尤其是对于占用大量资源的对象。

3. 线程安全:单例模式本身可以提供很好的线程安全保障，例如通过 synchronized关键字或者静态内部类等方式实现。

4. 简化配置:单例模式的简洁性使得配置和维护变得相对简单。

缺点

1.代码耦合:单例模式将全局状态与特定的类关联，这可能导致系统的耦合度增加。

2.测试难度:由于单例的全局性质，其单元测试和功能测试相对复杂。

3.维护难度:单例的使用可能会限制代码的可重用性和可维护性。

4.速度:频繁地创建和销毁单例对象可能会对性能产生影响，尤其是当单例对象的创建开销大时。

适用场景

1. 全局唯一资源:数据库连接池、日志记录器、打印机服务等。

2. 系统内多个类对同一资源的访问:如配置管理或者文件管理等。

3. 性能和内存使用敏感的应用:例如，缓存实现，可以帮助提高应用的性能。

4. 单例可以作为程序的入口点:某些应用可能只需要在系统启动时实例化一次，之后可以通过单例模式提供的全局访问点进行操作。

5. 需要定义一个全局的唯一配置信息:这样的配置信息通常在应用的整个生命周期内都是不变的。

总结来说，单例模式提供了一种非常实用且方便的方式来确保对象的唯一性与全局访问。然而，开发者也应当注意到它的缺点，并根据具体的应用场景谨慎使用。在决定使用单例模式之前，务必要充分评估它对项目的可能影响，并考虑是否有更好的设计模式或设计模式的组合能更好地满足需求。

 2.3 单例模式的扩展和变体

单例模式是设计模式中的一种常用设计模式，它的主要目的是确保一个类只有一个实例，并且提供一个全局的访问点。在许多情况下，这个模式可以有效地避免资源的浪费，提高系统的稳定性和性能。

然而，在现实的软件开发工作中，单例模式并不是一成不变的，其应用和扩展方式多种多样。接下来，我们将探讨单例模式的一些扩展和变体，并探索它们的应用场景。

单例模式的扩展和变体

1. 双重检查锁定(Double-Checked Locking)

在一些对性能要求较高的场景下，我们可能需要禁止指令的重排序，确保在多线程环境中只有一个实例被创建。双重检查锁定是指在第一次检查后才加锁，可以减少锁的开销。

2. 静态内部类(Static Inner Class)

静态内部类是在静态域中加载内部类，这种方式不仅保证了线程安全，还能延迟加载实例，并且减少了内存开销，因为在单个类加载时不会创建多份实例。

3. 枚举(Enum)

当类是一个枚举类型时，它就已经内置地成为单例。这种方式是线程安全的，还能防止通过或等方式创建新的实例。

4. 注册式单例(ServiceLoader)

Java中的是 Java提供的一种服务加载方式，可以用来实现单例模式，在 Java的多个 API中都被用作服务提供者。

5. 饿汉式单例(Eager Initialization)

  这是最简单也是最直接的实现方式，它在类加载时就立即初始化，确保线程安全。但是，如果这个单例很大或者初始化开销大，它可能会造成不必要的性能开销。

6. 懒汉式单例(Lazy Initialization)

这种方式下，单例在第一次被使用时初始化，但是这种方式在多线程环境下需要特别的处理，以防止多个线程同时创建多个实例。

应用场景

单例模式的应用场景非常广泛，包括但不限于:

• 配置管理:如配置文件的读取，在应用程序的生命周期中，我们通常只需要加载一次配置信息，此时使用单例模式可以避免资源的浪费。

• 日志管理:日志记录通常也是单一实例的，以确保整个应用的日志信息是统一的，防止信息的混乱。

• 设备管理:比如打印机等硬件资源，在应用中我们通常希望控制这些设备的访问。

• 数据库连接池管理:数据库的连接池通常也是需要全局唯一的，以避免资源的浪费和连接的混乱。

在这些场景中，单例模式的变体可以提供不同的权衡，以适应具体的应用需求。当然，需要注意的是，并非所有情况都适合使用单例模式。在选择使用单例模式的变体时，必须考虑到它可能带来的影响和维护的复杂度。

 3. 工厂模式详解

 3.1 工厂模式的定义和应用场景

 3.1.1 工厂模式的分类

工厂模式是一种常见的设计模式，它的主要目的是为对象的创建提供一个公共的接口，而不需要暴露对象的创建逻辑。这样做的好处是可以把对象的创建和使用分离，使代码更加模块化，提高了系统的可维护性和可扩展性。根据实现的方式不同，工厂模式主要分为三种类型:简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。

简单工厂模式

简单工厂模式是最简单的工厂模式，它包含一个工厂类，负责创建产品的实例。这个工厂类包含一个静态方法，根据输入参数直接创建相应的产品实例。这种方式适合于工厂类创建的产品种类相对较少，并且产品的创建逻辑不复杂的情况。简单工厂模式的缺点是违反了开闭原则，添加新产品时需要修改工厂类。

工厂方法模式

工厂方法模式定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类。这种模式把对象的创建封装起来，当需要添加新产品时，只需要添加一个实现了工厂接口的类，不需要修改现有的工厂类，从而提高了系统的可扩展性。工厂方法模式的适用场景是当一个类希望其子类指定创建的对象时，且系统需要灵活地支持增加新的产品类。

抽象工厂模式

抽象工厂模式提供一个接口，用于创建一系列相关或依赖对象，而不需要明确指定具体类。这种模式主要用于创建一组相关或依赖的对象，而当你要新增产品或者改变原有产品族的范围和功能，或者在处理一些产品族相关的问题时，抽象工厂模式能提供更强的灵活性。例如，数据库访问层可以用抽象工厂模式，来封装不同类型数据库(MySQL、 Oracle等)的连接和会话管理。

应用场景分析

工厂模式的应用非常广泛，常见于以下几类场合:

• 数据库访问层:例如使用 Hibernate框架，通过 SessionFactory创建 Session,管理数据库连接等。

• 依赖注入:如在 Spring框架中，对象的生命周期和依赖关系的配置就是通过工厂模式进行的。

• GUI框架:许多 GUI框架(比如 Swing)都使用了工厂模式来创建和管理窗口、按钮等 UI元素。

• 插件系统:用于创建和管理各种插件，例如 Photoshop的插件系统。

结论

工厂模式通过提供一个统一的接口来创建对象，从而简化了系统的复杂性，提高了代码的可维护性和可扩展性。根据项目的规模和具体情况，选择合适的工厂模式类型，可以有效地解决对象创建相关的问题，并提升系统的整体质量。

 3.1.2 抽象工厂模式

在软件开发中，我们经常会遇到一类具有共同特性的对象需要创建和管理的情况。例如，一个电商平台的用户可以是普通用户、 VIP用户、企业用户等，这些用户类型虽然不同，但他们都拥有一些共同的属性或者行为，如登录、积分换购、积分查询等。为了解决这个问题，我们可以使用设计模式中的“抽象工厂模式”(Abstract Factory Pattern)。

抽象工厂模式的定义是:提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。这一种设计模式主要用于创建一组相关或相互依赖的对象，以满足系统的需求。

在实现上，抽象工厂模式主要包含四个组成部分，分别是抽象工厂、具体工厂、抽象产品和具体产品。其中，抽象工厂是定义创建一系列产品的接口，而具体工厂则是实现这个接口的各个工厂。在抽象工厂的接口中，通常会有一个用于创建产品的方法，而抽象产品是定义产品的接口，具体产品则实现这个产品接口，并定义了产品的具体实现。

例如，对于电商平台的例子，我们可以定义一个接口，声明创建和对象的方法。具体的工厂类，比如和实现这个接口，分别创建和的实例。和是抽象产品接口，而和以及和是具体产品类，它们实现了相应的抽象产品接口。

客户代码只与抽象产品接口和抽象工厂接口交互，具体的产品实现细节被封装起来。这样做的好处是，如果我们需要引入新的产品，比如添加一个和的实现，只需要添加一个新的具体工厂类，而现有的客户代码不需要任何改变，这提高了代码的扩展性和复用性。

在运行时刻，一般会创建一个具体工厂类的实例。这个实例创建具有特定实现的产品对象。为了创建不同的产品对象，客户需要使用不同的具体工厂来生成。

总之，在 Java这样的面向对象的语言中，抽象工厂模式通过接口的方式，实现了创建一系列相关对象的机制，同时也为软件的可扩展性和模块化提供了便利。通过定义一个抽象的工厂接口，我们可以在不影响客户代码的情况下，灵活地添加、移除或替换具体的产品实例，大大增强了软件的灵活性和可维护性。

 3.2 工厂模式的实现方式

 3.2.1 简单工厂模式

简单工厂模式是设计模式的一种，其核心思想是定义一个用于创建对象的工厂类。它的实现方式很直观，通常通过一个静态方法来创建所需的对象实例。该模式的关键在于工厂类中包含了一个静态方法，这个方法接收输入参数，并根据这些参数的不同，决定创建哪一种类型的对象。

实现方式的具体步骤如下:

1. 定义抽象产品接口:这个接口定义了产品的公共属性和方法，是所有具体产品的基类。

2. 创建具体产品类:实现抽象产品接口的具体类，根据具体的业务逻辑实现产品的功能。

3. 创建工厂类:该类包含一个静态方法，此方法根据传入的参数，决定创建哪种类型的具体产品实例。

简单工厂模式的优点包括:

• 降低耦合度:客户端代码无需关心具体的产品创建逻辑，只需通过工厂类进行创建，从而减少了客户端与具体产品类之间的耦合度。

• 增加新产品的灵活性:当需要添加新的产品时，不必修改客户端代码，只需增加相应的产品类和工厂方法的 case语句即可。

• 代码复用:工厂方法可在不同场景下重复使用，提高了代码的可重用性。

简单工厂模式的缺点包括:

• 扩展性差:由于工厂类中包含了大量的条件分支，这使得当产品种类增加时，工厂类的维护成本会显著增加。

• 单例模式:简单工厂模式经常使用单例模式，如果确实需要频繁地创建对象，这种模式可能会导致性能问题。

• 维护成本:当产品种类不断增加时，工厂类的维护成本会增加，而且代码的复杂性也会提高。

• 不满足开闭原则:添加新产品时可能需要修改工厂类的代码，违反了软件开发中的开闭原则。

综上所述，简单工厂模式在项目中的使用场景主要集中在产品种类不多，或者说新产品的增加并不频繁的场景下，其能够保证一定程度的代码复用和低耦合度，但在项目的维护阶段，当产品种类增加较多时，维护成本和代码维护难度可能会成为该模式的劣势。因此，使用简单工厂模式的项目，在设计时应当充分考虑产品的拓展性和维护成本之间的权衡。

 3.2.2 原型工厂模式

原型工厂模式是设计模式的一种，属于创建型模式，用于创建重复性较强的复杂对象。这种模式与工厂方法模式有相似之处，但原型工厂模式通过“原型”概念来创建对象，它关注的不是创建新的对象，而是复制现有的对象。即原型模式主要用于复制已存在的对象，而不是创建新的对象，它可以快速地提供大量具有相同属性的对象。

实现原型工厂模式的主要步骤包括以下几点:

1. 创建一个抽象的原型类，该类包含一个复制自身的方法，该方法返回自己的副本。

2. 创建具体的原型类，实现抽象原型类中定义的克隆方法。

3. 创建工厂类，包含一个私有的原型实例和一个创建原型的方法，该方法负责返回复制的原型实例。

适用场景:

1. 当需要大量复制相同或相似对象时，例如在一个复杂的模拟环境中，需要大量相同的模拟对象来进行模拟测试。

2. 创建对象成本高昂，复制对象相对简单快捷的情况下，例如对象创建需要大量的计算资源，如计算密集型的图形渲染任务。

3. 需要避免使用过多的工厂和创建类，降低系统的复杂度的场合。

4. 希望保持创建对象过程的透明性，让用户并不关心被创建对象的具体创建过程的场景。

原型模式的优点在于它大大提高了对象创建的效率，因为复制对象的代价比创建对象的代价低得多。此外，通过“原型”的概念，可以简化对象创建过程的管理，因为创建逻辑被封装在工厂类中。这样做的另一个好处是可以更容易地添加新的对象类型，因为我们可以轻松地在现有的原型类中添加复制方法，并且这些新的对象类型不需要改变现有的创建逻辑。

然而，使用原型模式也有一些缺点，比如它增加了系统的复杂性，因为需要管理好原型对象，并且复制过程可能包括复杂的对象状态的复制。另外，如果原型对象发生改变，所有使用该原型的对象都需要被更新。因此，维护原型对象的一致性是使用原型模式的一个挑战。

综上所述，原型工厂模式是解决对象创建效率问题的一个有效的方案，它在需要大量复制对象的场景下具有明显的优势。然而，它也需要开发者在设计和维护时花费更多的精力来管理对象的创建和复制过程，以避免潜在的问题。

 3.3 工厂模式的优缺点及适用场景

在 Java的应用开发中，工厂模式是一种常见的设计模式，它的主要目的是将对象的创建与对象的使用分离，从而降低系统的耦合度，提高程序的可维护性。本文将详细介绍工厂模式的优缺点以及其在何种场景下更加适用。

首先，我们来探讨工厂模式的优势。工厂模式通过定义一个创建对象的接口来创建对象，这样做的好处主要有以下几点:

1. 解耦和可扩展性:工厂模式将对象的创建与使用相分离，这意味着在系统的其他部分发生变化时，如添加新的产品类，并不需要修改现有的代码，从而提高了代码的可维护性和可扩展性。

2. 提高代码的可重用性:由于工厂模式可以生成多个不同的对象，因此创建对象的代码可以复用，减少代码的冗余。

3. 提高系统的可测试性:当把对象的创建交由工厂类处理时，单元测试可以通过调用工厂方法来创建对象，使得测试更加方便。

然而，工厂模式也不是没有缺点。其主要缺点如下:

1. 增加系统的复杂性:工厂模式的使用可能会导致系统中类的数量增加，尤其是在产品种类繁多的情况下，这可能会使得系统的结构变得更加复杂。

2. 提高代码的维护成本:当添加新的产品或者修改产品的创建逻辑时，需要修改工厂类的代码，增加了维护的复杂性。

3. 提高了系统的开销:工厂模式需要额外的工厂类和多态性，这在一些性能要求高的场景中可能会导致系统性能的下降。

关于工厂模式的适用场景，主要包括:

1. 当一个类希望和它的子类有共同的调料:例如，在一个图形界面系统中，可能有多种不同类型的按钮，所有按钮都可以通过按钮工厂来创建，但是具体的风格和行为可以在创建时进行定制，这样的场景下，工厂模式非常适用。

2. 当对象的创建过程复杂且需要解耦:例如，在处理多种文件格式的应用中，文件的解析和生成可能十分复杂，通过工厂模式可以隔离复杂的创建过程，降低模块间的耦合。

3. 当需要创建的对象数量未知或者经常需要更改时:工厂模式允许系统能够以灵活的方式来处理各种可能的对象创建需求。

综上所述，工厂模式通过提供对象的创建接口，提供了一种降低系统耦合度和提升代码扩展性的方式，适用于那些对象创建逻辑较为复杂且需要解耦的场景。但是，其缺点也需要被考虑，特别是在那些对系统性能要求较高或者类数量较多的场景中，可能需要权衡使用工厂模式带来的好处和代价。

 3.4 工厂模式的扩展和变体

在深入研究 Java设计模式的背景下，对工厂模式的扩展和变体进行探讨，不仅能帮助我们更好地理解其设计的灵活性和适用性，还能让我们在实际开发过程中更加灵活地应用这一模式。工厂模式作为创建型模式的一种，它的核心思想是将对象的创建与对象的使用分离，使得一个类的实例化过程能独立于其他类进行。

工厂模式的常见扩展

1. 简单工厂模式:

这是最简单的工厂模式，通常使用静态方法来创建产品的实例。这种模式适合于产品种类相对固定且变化较少的场景。简单工厂模式可以被看作是工厂方法模式的一种简化形式。

2. 工厂方法模式:

工厂方法模式通过定义一个工厂接口来创建对象，而具体的实例创建则通过子类来完成。这种模式适用于产品种类多样且要求高度灵活性的场景，使得新产品的加入无需修改现有系统代码，满足开闭原则。

3. 抽象工厂模式:

抽象工厂模式可以创建一系列相关或相互依赖的对象，它提供了一个接口用于创建一系列产品，而非单一产品。这种模式适用于产品族中产品种类丰富、产品需要协作完成复杂任务的场景。

工厂模式的变体

1. 注册式工厂模式:

注册式工厂模式通过注册表或配置文件来管理不同的产品实例，根据不同的条件动态创建产品。这种模式适用于产品种类繁多且配置复杂，需要灵活配置的场景。

2. 反射工厂模式:

利用 Java的反射机制，可以动态地创建对象实例，非常适合于需要大量动态创建对象的框架和库。

3. 建造者模式:

虽然建造者模式主要用于创建复杂对象的各个部分，但其实它也可以看作是工厂模式的一种，通过使用相同的接口创建不同的产品。

应用场景

1. 框架开发:

在框架开发中，我们经常需要动态创建对象，例如 Spring框架中的 bean创建就是通过工厂模式的方式来实现。

2. 插件系统:

插件系统通常需要解耦，让不同的第三方开发能够独立于框架进行功能扩展，此时工厂模式可以帮助我们统一管理插件的创建过程。

3. 解耦组件:

当系统中有多个组件需要创建对等对象时，工厂模式可以提供统一的创建接口，降低组件间的耦合度。

4. 配置驱动的系统:

当系统配置文件复杂且经常需要修改时，通过工厂模式可以实现系统的低耦合设计，配置修改时仅需修改配置文件而无需改动业务逻辑。

综上所述，工厂模式及其扩展和变体能以统一的方式对待创建逻辑，有效地降低系统各部分间的耦合度，提升系统的可扩展性和可维护性。因此，无论是在何种复杂度的应用系统中，我们都可以灵活地选择和运用工厂模式来解决对象创建的问题。