创建型设计模式----工厂方法模式_创建型-工厂方法模式

1. 介绍

1.1 定义

工厂方法模式，又称工厂模式，通过定义工厂父类负责定义创建对象的公共接口，而子类则负责生成具体的对象。

1.2 主要作用

将类的实例化（具体产品的创建）延迟到工厂类的子类（具体工厂）中完成，即由子类来决定应该实例化（创建）哪一个类。

1.3 解决的问题

工厂一旦需要生产新产品就需要修改工厂类的方法逻辑，违背了“开放 - 关闭原则
 

之所以可以解决简单工厂的问题，是因为工厂方法模式把具体产品的创建推迟到工厂类的子类（具体工厂）中，此时工厂类不再负责所有产品的创建，而只是给出具体工厂必须实现的接口，这样工厂方法模式在添加新产品的时候就不修改工厂类逻辑而是添加新的工厂子类，符合开放封闭原则，克服了简单工厂模式中缺点
 

2. 模式原理

2.1 UML类图

2.2 模式组成

 

2.3 使用步骤

步骤1： 创建抽象工厂类，定义具体工厂的公共接口；
步骤2： 创建抽象产品类 ，定义具体产品的公共接口；
步骤3： 创建具体产品类（继承抽象产品类） & 定义生产的具体产品；
步骤4：创建具体工厂类（继承抽象工厂类），定义创建对应具体产品实例的方法；
步骤5：外界通过调用具体工厂类的方法，从而创建不同具体产品类的实例
 

3. 实例讲解

3.1 实例概况

背景：小成有一间塑料加工厂（仅生产A类产品）；随着客户需求的变化，客户需要生产B类产品；
冲突：改变原有塑料加工厂的配置和变化非常困难，假设下一次客户需要再发生变化，再次改变将增大非常大的成本；
解决方案：小成决定置办塑料分厂B来生产B类产品；
 

3.2 使用步骤

步骤1： 创建抽象工厂类，定义具体工厂的公共接口

abstract class Factory{
    public abstract Product Manufacture();
}

步骤2： 创建抽象产品类 ，定义具体产品的公共接口；

abstract class Product{
    public abstract void Show();
}

步骤3： 创建具体产品类（继承抽象产品类）， 定义生产的具体产品；

//具体产品A类
class  ProductA extends  Product{
    @Override
    public void Show() {
        System.out.println("生产出了产品A");
    }
}
 
//具体产品B类
class  ProductB extends  Product{
 
    @Override
    public void Show() {
        System.out.println("生产出了产品B");
    }
}

步骤4：创建具体工厂类（继承抽象工厂类），定义创建对应具体产品实例的方法；

//工厂A类 - 生产A类产品
class  FactoryA extends Factory{
    @Override
    public Product Manufacture() {
        return new ProductA();
    }
}
 
//工厂B类 - 生产B类产品
class  FactoryB extends Factory{
    @Override
    public Product Manufacture() {
        return new ProductB();
    }
}

步骤5：外界通过调用具体工厂类的方法，从而创建不同具体产品类的实例

//生产工作流程
public class FactoryPattern {
    public static void main(String[] args){
        //客户要产品A
        FactoryA mFactoryA = new FactoryA();
        mFactoryA.Manufacture().Show();
 
        //客户要产品B
        FactoryB mFactoryB = new FactoryB();
        mFactoryB.Manufacture().Show();
    }
}
 

实验题：

1. 现需要设计一个程序来读取多种不同类型的图片格式，针对每一种图片格式都设计一个图片读取器(ImageReader)，如GIF图片读取器(GifReader)用于读取GIF格式的图片、JPG图片读取器(JpgReader)用于读取JPG格式的图片。图片读取器对象通过图片读取器工厂ImageReaderFactory来创建，ImageReaderFactory是一个抽象类，用于定义创建图片读取器的工厂方法，其子类GifReaderFactory和JpgReaderFactory用于创建具体的图片读取器对象。使用工厂方法模式实现该程序的设计。

//创建抽象产品ImageReader类 ，定义具体产品的公共接口
abstract class ImageReader{
    public abstract void Read();
}
//创建具体产品类（继承抽象产品类）， 定义生产的具体产品；
//具体产品GifReader类
class  GifReader extends  ImageReader{
  public void Read() {
      System.out.println("读取GIF格式的图片");
  }
}
//创建具体产品类（继承抽象产品类）， 定义生产的具体产品；
//具体产品JpgReader类
class  JpgReader extends  ImageReader{
public void Read() {
    System.out.println("读取JPG格式的图片");
}
}
//创建抽象工厂类，定义具体工厂的公共接口
 
abstract class Factoryy{
   public abstract ImageReader Manufacture();
}
//创建具体工厂类（继承抽象工厂类），定义创建对应具体产品实例的方法；
//工厂GifReaderFactory类 - 生产GifReaderFactory类产品
class  GifReaderFactory extends Factoryy{
  public ImageReader Manufacture() {
      return new GifReader();
  }
}
//工厂JpgReaderFactory类 - 生产JpgReader类产品
class  JpgReaderFactory extends Factoryy{
public ImageReader Manufacture() {
    return new JpgReader();
}
}
//外界通过调用具体工厂类的方法，从而创建不同具体产品类的实例
 
//生产工作流程
public class FactoryPattern {
  public static void main(String[] args){
      //客户要产品A
	  GifReaderFactory mFactoryA = new GifReaderFactory();
      mFactoryA.Manufacture().Read();
 
      //客户要产品B
      JpgReaderFactory mFactoryB = new JpgReaderFactory();
      mFactoryB.Manufacture().Read();
  }
}

4. 优点

• 更符合开-闭原则

新增一种产品时，只需要增加相应的具体产品类和相应的工厂子类即可
简单工厂模式需要修改工厂类的判断逻辑

• 符合单一职责原则

每个具体工厂类只负责创建对应的产品
简单工厂中的工厂类存在复杂的switch逻辑判断

• 不使用静态工厂方法，可以形成基于继承的等级结构。

简单工厂模式的工厂类使用静态工厂方法

总结：工厂方法模式可以说是简单工厂模式的进一步抽象和拓展，在保留了简单工厂的封装优点的同时，让扩展变得简单，让继承变得可行，增加了多态性的体现。

 5. 缺点

• 添加新产品时，除了增加新产品类外，还要提供与之对应的具体工厂类，系统类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度；同时，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；
• 虽然保证了工厂方法内的对修改关闭，但对于使用工厂方法的类，如果要更换另外一种产品，仍然需要修改实例化的具体工厂类；
• 一个具体工厂只能创建一种具体产品
   

6. 应用场景

(1)当一个类不知道它所需要的对象的类时,在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可；

(2)当一个类希望通过其子类来指定创建对象时在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展。

(3)将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。