23种设计模式之工厂方法模式

1. 什么是工厂方法模式

工厂方法模式（Factory Method Pattern）是 GoF 23种设计模式中类创建型设计模式之一，其核心思想是 把“实例化哪一个类”这件事推迟到子类去执行，从而让“产品”的创建与使用解耦。总结为一句话：我不new对象，我让子类new。

2. 角色与UML

classDiagram
    direction BT
    class Log {
        <<interface>>
        +write(String message)
    }
    class FileLog {
        +write(String message)
    }
    class ConsoleLog {
        +write(String message)
    }
    class LogFactory {
        <<abstract>>
        +createLog() Log
        +logError(String err)
    }
    class FileLogFactory {
        +createLog() Log
    }
    class ConsoleLogFactory {
        +createLog() Log
    }
    class Client

    Log <|.. FileLog : implements
    Log <|.. ConsoleLog : implements
    LogFactory <|-- FileLogFactory : extends
    LogFactory <|-- ConsoleLogFactory : extends
    LogFactory ..> Log : creates / uses
    Client ..> LogFactory : uses

• Log：产品接口（或抽象类）。
• FileLog/ConsoleLog：具体产品。
• LogFactory：声明创建产品的方法（父类）。
• FileLogFactory/ConsoleLogFactory：实现父类声明的方法，真正创建对象。
• Client：只持有 Log 和 LogFactory 的引用，不依赖任何具体类。

3. Java代码示例

• 产品层

public interface Log {
    void write(String message);
}

public class FileLog implements Log {
    public void write(String message) {
        System.out.println("File::" + message);
    }
}

public class ConsoleLog implements Log {
    public void write(String message) {
        System.out.println("Console::" + message);
    }
}

• 创建者层

public abstract class LogFactory {
    // 这就是“工厂方法”
    public abstract Log createLog();

    // 模板业务，可复用
    public void logError(String err) {
        // 多态点
        Log log = createLog();
        log.write("[ERROR] " + err);
    }
}

public class FileLogFactory extends LogFactory {
    public Log createLog() {
        // 真正 new 的地方
        return new FileLog();
    }
}

public class ConsoleLogFactory extends LogFactory {
    public Log createLog() {
        return new ConsoleLog();
    }
}

• 客户端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        LogFactory factory = new FileLogFactory(); // 可配置
        factory.logError("磁盘满了");
    }
}

运行结果

File::[ERROR] 磁盘满了

4. 优点

• 解耦：客户端无需知道具体产品类名
• 开闭：新增产品只需新增 XXLogFactory，不用更改旧代码。
• 并行层级：创建者与产品各成体系，一一对应（如FileLogFactory对应FileLog、ConsoleLogFactory对应ConsoleLog）。

5. 使用场景

• 类不知道自己要创建的对象确切类型
• 类希望子类来指定创建对象

一句话总结：工厂方法 = 把 new 的动作交给“工厂子类”去做，让系统对扩展开放，对修改关闭。