工廠方法模式（FactoryMethod）

在現(xiàn)實生活中社會分工越來越細，越來越專業(yè)化。各種產(chǎn)品有專門的工廠生產(chǎn)，徹底告別了自給自足的小農(nóng)經(jīng)濟時代，這大大縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。同樣，在軟件開發(fā)中能否做到軟件對象的生產(chǎn)和使用相分離呢？能否在滿足“開閉原則”的前提下，客戶隨意增刪或改變對軟件相關(guān)對象的使用呢？這就是本節(jié)要討論的問題。

工廠方法模式的定義與特點

• 工廠方法（FactoryMethod）模式的定義：
  定義一個創(chuàng)建產(chǎn)品對象的工廠接口，將產(chǎn)品對象的實際創(chuàng)建工作推遲到具體子工廠類當中。這滿足創(chuàng)建型模式中所要求的“創(chuàng)建與使用相分離”的特點。

• 工廠方法模式的優(yōu)點：

  1. 用戶只需要知道具體工廠的名稱就可得到所要的產(chǎn)品，無須知道產(chǎn)品的具體創(chuàng)建過程。
  2. 在系統(tǒng)增加新的產(chǎn)品時只需要添加具體產(chǎn)品類和對應的具體工廠類，無須對原工廠進行任何修改，滿足開閉原則；

• 工廠方法模式的缺點：
  每增加一個產(chǎn)品就要增加一個具體產(chǎn)品類和一個對應的具體工廠類，這增加了系統(tǒng)的復雜度。

模式的結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)

工廠方法模式由抽象工廠、具體工廠、抽象產(chǎn)品和具體產(chǎn)品等4個要素構(gòu)成。本節(jié)來分析其基本結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方法。
1. 模式的結(jié)構(gòu)
工廠方法模式的主要角色如下。

1. 抽象工廠（Abstract Factory）：提供了創(chuàng)建產(chǎn)品的接口，調(diào)用者通過它訪問具體工廠的工廠方法 newProduct() 來創(chuàng)建產(chǎn)品。
2. 具體工廠（ConcreteFactory）：主要是實現(xiàn)抽象工廠中的抽象方法，完成具體產(chǎn)品的創(chuàng)建。
3. 抽象產(chǎn)品（Product）：定義了產(chǎn)品的規(guī)范，描述了產(chǎn)品的主要特性和功能
4. 具體產(chǎn)品（ConcreteProduct）：實現(xiàn)了抽象產(chǎn)品角色所定義的接口，由具體工廠來創(chuàng)建，它同具體工廠之間一一對應。
   
   工廠方法模式的結(jié)構(gòu)圖
   
   2. 模式的實現(xiàn)

package FactoryMethod;
public class AbstractFactoryTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        try
        {
            Product a;
            AbstractFactory af;
            af=(AbstractFactory) ReadXML1.getObject();
            a=af.newProduct();
            a.show();
        }
        catch(Exception e)
        {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}
//抽象產(chǎn)品：提供了產(chǎn)品的接口
interface Product
{
    public void show();
}
//具體產(chǎn)品1：實現(xiàn)抽象產(chǎn)品中的抽象方法
class ConcreteProduct1 implements Product
{
    public void show()
    {
        System.out.println("具體產(chǎn)品1顯示...");
    }
}
//具體產(chǎn)品2：實現(xiàn)抽象產(chǎn)品中的抽象方法
class ConcreteProduct2 implements Product
{
    public void show()
    {
        System.out.println("具體產(chǎn)品2顯示...");
    }
}
//抽象工廠：提供了廠品的生成方法
interface AbstractFactory
{
    public Product newProduct();
}
//具體工廠1：實現(xiàn)了廠品的生成方法
class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory
{
    public Product newProduct()
    {
        System.out.println("具體工廠1生成-->具體產(chǎn)品1...");
        return new ConcreteProduct1();
    }
}
//具體工廠2：實現(xiàn)了廠品的生成方法
class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory
{
    public Product newProduct()
    {
        System.out.println("具體工廠2生成-->具體產(chǎn)品2...");
        return new ConcreteProduct2();
    }
}

工廠方法模式的實例

我們將創(chuàng)建一個 Shape 接口和實現(xiàn) Shape 接口的實體類。下一步是定義工廠類 ShapeFactory。
FactoryPatternDemo，我們的演示類使用 ShapeFactory 來獲取 Shape 對象。它將向 ShapeFactory 傳遞信息（CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE），以便獲取它所需對象的類型。

image

public interface Shape {
   void draw();
}

2. 創(chuàng)建實現(xiàn)接口的實體類。Rectangle.java、Square.java、Circle.java

public class Rectangle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

public class Square implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}

public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

3. 創(chuàng)建一個工廠，生成基于給定信息的實體類的對象。ShapeFactory.java

public class ShapeFactory {
    
   //使用 getShape 方法獲取形狀類型的對象
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }        
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
         return new Square();
      }
      return null;
   }
}

4. 使用該工廠，通過傳遞類型信息來獲取實體類的對象。FactoryPatternDemo.java

public class FactoryPatternDemo {
 
   public static void main(String[] args) {
      ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();
 
      //獲取 Circle 的對象，并調(diào)用它的 draw 方法
      Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
 
      //調(diào)用 Circle 的 draw 方法
      shape1.draw();
 
      //獲取 Rectangle 的對象，并調(diào)用它的 draw 方法
      Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
 
      //調(diào)用 Rectangle 的 draw 方法
      shape2.draw();
 
      //獲取 Square 的對象，并調(diào)用它的 draw 方法
      Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
 
      //調(diào)用 Square 的 draw 方法
      shape3.draw();
   }
}

執(zhí)行程序，輸出結(jié)果：

Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.

工廠方法模式的應用場景

工廠方法模式通常適用于以下場景。

• 客戶只知道創(chuàng)建產(chǎn)品的工廠名，而不知道具體的產(chǎn)品名。如 TCL 電視工廠、海信電視工廠等。
• 創(chuàng)建對象的任務由多個具體子工廠中的某一個完成，而抽象工廠只提供創(chuàng)建產(chǎn)品的接口。
• 客戶不關(guān)心創(chuàng)建產(chǎn)品的細節(jié)，只關(guān)心產(chǎn)品的品牌。

工廠方法模式的擴展

當需要生成的產(chǎn)品不多且不會增加，一個具體工廠類就可以完成任務時，可刪除抽象工廠類。這時工廠方法模式將退化到簡單工廠模式，其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。

簡單工廠模式的結(jié)構(gòu)圖