【Java 设计模式】创建型之工厂方法模式

在软件开发中，工厂方法模式是一种常见的创建型设计模式，它提供了一种将对象的实例化延迟到子类的方法。工厂方法模式通过定义一个创建对象的接口，但是让子类决定实例化哪个类。在本文中，我们将介绍 Java 设计模式中的工厂方法模式，了解其定义、使用场景以及如何在实际开发中应用。

1. 定义

工厂方法模式是一种创建型设计模式，它定义了一个用于创建对象的接口，但是将对象的实例化延迟到子类中。这样，在实际使用时，客户端代码不需要关心具体实例是哪个类，只需通过工厂方法获取对象即可。工厂方法模式通过解耦了客户端和具体类的关系，使系统更加灵活。

2. 应用场景

工厂方法模式的应用场景包括但不限于以下情况：

1. 对象创建复杂：

   当对象的创建过程比较复杂，包括多个步骤或涉及多个类的协作时，可以将创建过程封装在具体工厂类中

2. 系统扩展性：

   当系统需要支持新的产品时，只需新增对应的具体工厂类和产品类，而无需修改已有代码

3. 类不知道具体实现：

   通过接口或抽象类定义了对象的创建方法，使客户端只需知道抽象产品类和抽象工厂类，而不需要知道具体实现类

3. 代码实现

工厂方法模式的实现主要涉及以下几个角色：

• 抽象产品接口（Product）： 定义了产品的抽象方法
• 具体产品实现类（ConcreteProduct）： 实现了抽象产品接口，是工厂方法创建的具体对象
• 抽象工厂接口（Factory）： 定义了工厂方法的接口，负责创建产品的抽象方法
• 具体工厂实现类（ConcreteFactory）： 实现了抽象工厂接口，负责创建具体产品的对象

下面是一个简单的工厂方法模式的实现示例：

1）抽象产品接口

package com.cheney.demo.factory;

interface Product {
    void produce();
}

2）具体产品实现类A

package com.cheney.demo.factory;

class ConcreteProductA implements Product {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("产品实现类A的produce()");
    }
}

3）具体产品实现类B

package com.cheney.demo.factory;

class ConcreteProductB implements Product {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("产品实现类B的produce()");
    }
}

4）抽象工厂接口

package com.cheney.demo.factory;

interface Factory {
    Product createProduct();
}

5）具体工厂实现类 A

package com.cheney.demo.factory;

class ConcreteFactoryA implements Factory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductA();
    }
}

6）具体工厂实现类 B

package com.cheney.demo.factory;

class ConcreteFactoryB implements Factory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductB();
    }
}

在上述示例中，Product 是抽象产品接口，定义了产品的抽象方法。ConcreteProductA 和 ConcreteProductB 是具体产品的实现类。

Factory 是抽象工厂接口，定义了工厂方法的接口，负责创建产品的抽象方法。ConcreteFactoryA 和 ConcreteFactoryB 是具体工厂的实现类，分别负责创建 ConcreteProductA 和 ConcreteProductB。

4. 应用示例

假设我们想要吃汉堡包，其中有不同类型的品牌，如肯德基、麦当劳等。我们可以使用工厂方法模式来管理不同类型产品的创建。

1）抽象产品接口

package com.cheney.demo.factory;

interface Product {
    void makeHamburger();
}

2）具体产品实现类 - 肯德基

package com.cheney.demo.factory;

class KfcProduct implements Product {
    @Override
    public void makeHamburger() {
        System.out.println("肯德基的汉堡包");
    }
}

3）具体产品实现类 - 麦当劳

package com.cheney.demo.factory;

class McDonaldSProduct implements Product {
    @Override
    public void makeHamburger() {
        System.out.println("麦当劳的汉堡包");
    }
}

4）抽象工厂接口

package com.cheney.demo.factory;

interface Factory {
    Product createProduct();
}

5）具体工厂实现类 - 肯德基工厂

package com.cheney.demo.factory;

class KfcFactory implements Factory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new KfcProduct();
    }
}

6）具体工厂实现类 - 麦当劳工厂

package com.cheney.demo.factory;

class McDonaldSFactory implements Factory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new McDonaldSProduct();
    }
}

在上述示例中，Product 是抽象产品接口，定义了产品的抽象方法。KfcProduct 和 McDonaldSProduct 是具体产品的实现类。Factory 是抽象工厂接口，定义了工厂方法的接口，负责创建产品的抽象方法。KfcFactory 和 McDonaldSFactory 是具体工厂的实现类，分别负责创建 KfcProduct 和 McDonaldSProduct。

在使用中，我们可以根据需要选择不同的工厂来创建不同类型的产品：

package com.cheney.demo.factory;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建肯德基工厂，并生成出一个汉堡包
        Factory phoneFactory = new KfcFactory();
        Product kfc = phoneFactory.createProduct();
        kfc.makeHamburger();

        // 创建麦当劳工厂，并生成出一个汉堡包
        Factory tvFactory = new McDonaldSFactory();
        Product m = tvFactory.createProduct();
        m.makeHamburger();
    }
}

执行结果

结语

工厂方法模式是一种常见且实用的设计模式，它通过定义一个工厂方法接口，将对象的实例化延迟到子类中，从而实现了客户端和具体类的解耦。在实际开发中，工厂方法模式常用于创建复杂对象、管理对象的生命周期等场景。通过灵活使用工厂方法模式，可以使系统更容易扩展和维护。