[Java知识库]设计模式---------工厂方法模式

一、定义
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。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

二、使用场景
工厂方法模式在简单工厂模式的基础上，将判断逻辑的选择权上交给客户端，让客户端决定使用哪个具体工厂类。这算是工厂方法相比与简单工厂模式的缺点吧，这样的话，你就要事先知道有什么具体工厂类。相对于直白的new对象，不需要记住具体产品类，服务端隐藏了具体产品类的创建细节，在具体工厂类中不一定就是创建具体产品类，也可以做一些其他事情，符合面向对象的封装性。

简单工厂模式加产品，需要修改内部判断逻辑，这是违反设计模式六大模式中的开闭原则，就是对扩展是开放的，对修改是关闭的。工厂方法模式加产品，只需增加相对应的具体工厂对象即可，符合开闭原则，这是工厂方法模式优点之一。个人观点：工厂方法模式适合那种经常更替（即增加和删除）具体产品对象的场景，正好利用了这个优点。如服装换季，你是一个设计师，换季了新的产品上架，加上新产品，老板选择新工厂，销售商家只需要从工厂获取新产品即可，旧产品下架，和旧工厂合同到期，就这样。

三、角色分析
将简单工厂模式的工厂角色内部逻辑判断上交给客户端后，分别封装创建对象细节到具体工厂类，具体工厂类都继承于一个共同的接口。简单工厂模式可查看：简单工厂模式。

工厂方法模式有以下四种角色：

抽象工厂角色（IFactory）：具体工厂公共接口，定义工厂方法返回产品
具体工厂角色（ConcreteFactoryImpl)：继承工厂工厂公共接口，实现工厂方法，运行期返回具体产品实例
抽象产品角色（IProduct）
具体产品角色（ConcreteProductImpl）
四、代码示例
代码示例依然用的是加减乘除运算操作，跟简单工厂模式一样，只是将工厂类SimpleFactory拆分为抽象工厂类和具体工厂类。简单工厂模式可查看：简单工厂模式。

抽象工厂角色（IOperationFactory.java）：

public interface IOperationFactory {
	public IOperation createOperation();
}

抽象出来的具体工厂对象公共接口。

具体工厂角色（AddOperationFactoryImpl.java、SubOperationFactoryImpl.java、MulOperationFactoryImpl.java、DivOperationFactoryImpl.java）:

// 加法工厂
public class AddOperationFactoryImpl implements IOperationFactory {

	@Override
	public IOperation createOperation() {
		return new AddOperationImpl();
	}

}
// 减法工厂
public class SubOperationFactoryImpl implements IOperationFactory {

	@Override
	public IOperation createOperation() {
		return new SubOperationImpl();
	}

}
//  乘法工厂
public class MulOperationFactoryImpl implements IOperationFactory {

	@Override
	public IOperation createOperation() {
		return new MulOperationImpl();
	}

}
//  除法工厂
public class DivOperationFactoryImpl implements IOperationFactory {

	@Override
	public IOperation createOperation() {
		return new DivOperationImpl();
	}

}

每个具体工厂对象对应一个具体产品对象。

抽象产品角色（IProduct.java）：

public interface IOperation {
	public int getResult(int a, int b);
}

具体产品角色（AddOperationImpl.java、SubOperationImpl.java、MulOperationImpl.java、DivOperationImpl.java):

// 加法实现类
public class AddOperationImpl implements IOperation{

	@Override
	public int getResult(int a, int b) {
		return a + b;
	}

}
// 减法实现类
public class SubOperationImpl implements IOperation {
	
	@Override
	public int getResult(int a, int b) {
		return a - b;
	}
}
// 乘法实现类
public class MulOperationImpl implements IOperation {

	@Override
	public int getResult(int a, int b) {
		return a * b;
	}

}
// 除法实现类
public class DivOperationImpl implements IOperation {

	@Override
	public int getResult(int a, int b) {
		return a / b;
	}

}

测试类（FactoryMethodTest.java）：

public class FactoryMethodTest {
	
	public static void main(String[] args) {
		int a = 999, b = 888;
		// 加
		// 创建具体工厂
		IOperationFactory operationFactory = new AddOperationFactoryImpl();
		// 创建具体产品
		IOperation operation = operationFactory.createOperation();
		// 调用具体产品的功能
		int result = operation.getResult(a, b); // 1887
		System.out.println(result);
		
		// 减
		operationFactory = new SubOperationFactoryImpl();
		operation = operationFactory.createOperation();
		result = operation.getResult(a, b); // 111
		System.out.println(result);
		
		// 乘
		operationFactory = new MulOperationFactoryImpl();
		operation = operationFactory.createOperation();
		result = operation.getResult(a, b); // 887112
		System.out.println(result);
		
		// 除
		operationFactory = new DivOperationFactoryImpl();
		operation = operationFactory.createOperation();
		result = operation.getResult(a, b); // 1
		System.out.println(result);
		
	}
	
}

五、优缺点
优点：

1、在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节，甚至无须知道具体产品类的类名。

2、基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够使工厂可以自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。

3、使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无须修改客户端，也无须修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了。这样，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”。

缺点：
1、在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。

2、由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度，且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术，增加了系统的实现难度。