工厂方法模式

GOF关于工厂方法的概念

1.1意图

定义一个用于创建对象的接口，让子类来决定实例化哪一个类。Factory Method使一个类的实例化延迟到其子类。

1.2 别名

虚构造器（Virtual Constructor）

1.3 实用性

在同时满足下列情况下可以使用Factory Method模式：

1. 当一个类不知道他所必须创建的类的对象的时候；
2. 当一个类希望由它的子类来指定他所创建的对象的时候；
3. 当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并且你希望将哪一个帮助子类是代理者这一信息局部化的时候。（后半句看不太明白，查了下原文，我个人理解的意思是“创建对象时，我们不必关心具体是由哪个子类来创建的”）

1.4 结构

1.5 参与者

• Product：定义工厂方法所创建的对象的接口。
• ConcreteProduct：实现Product接口。
• Creator：1. 声明工厂方法，该方法返回一个Product类型的对象。Creator也可以定义一个工厂方法的缺省实现，它返回一个缺省的ConcreteProduct对象。 2. 可以调用工厂方法以创建一个Product对象。
• ConcreteCreator：重定义工厂方法以返回一个ConcreteProduct

代码示例

人是铁，饭是钢。就简单举个一日三餐的例子，结构图如下：

代码如下：

public interface Dinner
{
    /**
     * 准备
     * @see [类、类#方法、类#成员]
     */
    public void comprepare();

    /**
     * 享用
     * @see [类、类#方法、类#成员]
     */
    public void enjoy();

    /**
     * 收拾
     * @see [类、类#方法、类#成员]
     */
    public void clear();
}

public class Breakfast implements Dinner
{
    /**
     * 面包
     */
    private String bread;

    /**
     * 牛奶
     */
    private String milk;

    @Override
    public void clear()
    {
        System.out.println("收拾早餐，还剩：" + this.milk + "和" + this.bread);
    }

    @Override
    public void comprepare()
    {
        this.milk = "一杯牛奶";
        this.bread = "两个面包";
        System.out.println("准备早餐:" + this.milk + "和" + this.bread);
    }

    @Override
    public void enjoy()
    {
        this.milk = "半杯牛奶";
        this.bread = "一个面包";
        System.out.println("享用早餐ing。。");
    }

}

public class Lunch implements Dinner
{
    /**
     * 肉
     */
    private String meat;

    /**
     * 米饭
     */
    private String rice;

    @Override
    public void clear()
    {
        System.out.println("收拾午餐，还剩：" + this.meat + "和" + this.rice);
    }

    @Override
    public void comprepare()
    {
        this.meat = "两盘牛肉";
        this.rice = "两碗米饭";
        System.out.println("准备午餐:" + this.meat + "和" + this.rice);
    }

    @Override
    public void enjoy()
    {
        this.meat = "半盘牛肉";
        this.rice = "半碗米饭";
        System.out.println("享用午餐ing。。");
    }
}

public class Supper implements Dinner
{
    /**
     * 粥
     */
    private String congee;

    /**
     * 炒青菜
     */
    private String greens;

    @Override
    public void clear()
    {
        System.out.println("收拾晚餐，还剩：" + this.congee + "和" + this.greens);
    }

    @Override
    public void comprepare()
    {
        this.congee = "两碗粥";
        this.greens = "一盘炒青菜";
        System.out.println("准备晚餐:" + this.congee + "和" + this.greens);
    }

    @Override
    public void enjoy()
    {
        this.congee = "半碗粥";
        this.greens = "半盘炒青菜";
        System.out.println("享用晚餐ing。。");
    }
}

public class DinnerFactory
{
    /**
     * 正餐工厂方法
     * @return
     * @see [类、类#方法、类#成员]
     */
    public Dinner dinnerFactory()
    {
        //缺省做午餐
        return new Lunch();
    }

    public void newDinner()
    {
        Dinner dinner = dinnerFactory();
        dinner.comprepare();
        dinner.enjoy();
        dinner.clear();
    }
}

public class BreakfastFactory extends DinnerFactory
{
    @Override
    public Dinner dinnerFactory()
    {
        return new Breakfast();
    }
}

public class LunchFactory extends DinnerFactory
{
    @Override
    public Dinner dinnerFactory()
    {
        return new Lunch();
    }

}

public class SupperFactory extends DinnerFactory
{
    @Override
    public Dinner dinnerFactory()
    {
        return new Supper();
    }

}

public class Client
{

    /**
     * 测试
     * @param args
     * @see [类、类#方法、类#成员]
     */
    public static void main(String[] args)
    {
        DinnerFactory dinnerFactory = new DinnerFactory();
        DinnerFactory breakfastFactory = new BreakfastFactory();
        DinnerFactory lunchFactory = new LunchFactory();
        DinnerFactory supperFactory = new SupperFactory();
        Dinner dinner;

        //测试缺省状况下
        dinner = dinnerFactory.dinnerFactory();
        dinner.comprepare();
        dinner.enjoy();
        dinner.clear();

        System.out.println("--------------------------------------");

        //测试早餐
        dinner = breakfastFactory.dinnerFactory();
        dinner.comprepare();
        dinner.enjoy();
        dinner.clear();

        System.out.println("--------------------------------------");

        //测试newDinner方法
        breakfastFactory.newDinner();
        System.out.println("--------------------------------------");
        lunchFactory.newDinner();
        System.out.println("--------------------------------------");
        supperFactory.newDinner();
    }
}

运行结果如下

准备午餐:两盘牛肉和两碗米饭
享用午餐ing。。
收拾午餐，还剩：半盘牛肉和半碗米饭
--------------------------------------
准备早餐:一杯牛奶和两个面包
享用早餐ing。。
收拾早餐，还剩：半杯牛奶和一个面包
--------------------------------------
准备早餐:一杯牛奶和两个面包
享用早餐ing。。
收拾早餐，还剩：半杯牛奶和一个面包
准备午餐:两盘牛肉和两碗米饭
享用午餐ing。。
收拾午餐，还剩：半盘牛肉和半碗米饭
准备晚餐:两碗粥和一盘炒青菜
享用晚餐ing。。
收拾晚餐，还剩：半碗粥和半盘炒青菜

工厂方法模式的应用

优点：

1. 良好的封装性，代码结构清晰。一个对象创建是有条件约束的，如一个调用者需要一个具体的产品对象，只要知道这个产品的类名（或约束字符串）就可以了，不用知道创建对象的艰辛过程，减少模块间的耦合。

2. 工厂方法模式的扩展性非常优秀。假如我们需要多吃一顿，只要修改具体的工厂类或者新增一个工厂类即可。

3. 屏蔽产品类。产品类的实现如何变化，调用者都不需要关心，它只需要关心产品的接口，只要接口保持不表，系统中的上层模块就不要发生变化，因为产品类的实例化工作是由工厂类负责，一个产品对象具体由哪一个产品生成是由工厂类决定的。

使用场景

首先，工厂方法模式是new一个对象的替代品，所以在所有需要生成对象的地方都可以使用，但是需要慎重地考虑是否要增加一个工厂类进行管理，增加代码的复杂度。

      其次，需要灵活的、可扩展的框架时，可以考虑采用工厂方法模式。万物皆对象，那万物也就皆产品类，例如需要设计一个连接邮件服务器的框架，有三种网络协议可供选择：POP3、IMAP、HTTP，我们就可以把这三种连接方法作为产品类，定义一个接口如IConnectMail，然后定义对邮件的操作方法，三个具体的产品类（也就是连接方式）进行不同的实现，再定义一个工厂方法，按照不同的传入条件，选择不同的连接方式。如此设计，可以做到完美的扩展，如某些邮件服务器提供了WebService接口，很好，我们只要增加一个产品类就可以了。

      再次，工厂方法模式可以用在异构项目中，例如通过WebService与一个非Java的项目交互，虽然WebService号称是可以做到异构系统的同构化，但是在实际的开发中，还是会碰到很多问题，如类型问题、WSDL文件的支持问题，等等，从WSDL中产生的对象都认为是一个产品，然后由一个具体的工厂类进行管理，减少与外围系统的耦合。

      最后，可以使用在测试驱动开发的框架下，例如，测试一个类A，就需要把与类A有关联关系的类B也同时产生出来，我们可以使用工厂方法模式把类B虚拟出来，避免类A与类B的耦合。目前由于JMock和EasyMock的诞生，该使用场景已经弱化了，读者可以在遇到此种情况时直接考虑使用JMock或 EasyMock。

引用自这里。

参数化工厂方法和简单工厂

参数化工厂方法顾名思义，传入一个参数，通过参数来让工厂知道需要返回什么样的具体产品。根据上面一日三餐的例子，具体改变如下：

试想，当一个模块只需要一个工厂的时候，显然没有必要使用抽象类或者借口来声明工厂方法，再通过继承使子类定义或者重定义工厂方法。只需要使用静态方法来直接定义工厂方法就可以了，具体类图如下：

代码如下：

public class DinnerFactory
{
    /**
     * 正餐工厂方法
     * @return
     * @see [类、类#方法、类#成员]
     */
    public static Dinner dinnerFactory(String type)
    {
        if("breakfast".equals(type))
        {
            return new Breakfast();
        }
        if("lunch".equals(type))
        {
            return new Lunch();
        }
        if("supper".equals(type))
        {
            return new Supper();
        }
        return null;
    }
}

简单工厂是工厂方法模式的弱化，因为简单，所以被称为简单工厂模式（Simple Factory Pattern），也叫做静态工厂模式。在实际项目中，采用该方法的案例还是比较多的，其缺点是工厂类的扩展比较困难，不符合开闭原则，但它仍然是一个非常实用的设计模式。

Client类和newDinner方法

再来仔细研究下工厂方法模式的类图，会发现2个问题：

1. 在Creator类中除了工厂方法还有一个方法：AnOperation()，并做了注释，调用了工厂方法。

2. 没有发现其他模式类图中经常出现的Client类，也就是产品的使用者。

我没有准确的答案，在GOF关于Creator类的描述中，第二条是：可以调用工厂方法以创建一个Product对象。再看GOF关于Application和Document的例子，AnOperation方法其实是个模板方法，其中调用了工厂方法并且做了其他的一些行为。再结合GOF反复说明：“工厂方法通常在TemplateMethod中被调用”。

于是我这样理解：一个产品必须有对其使用者，也就是Client类。如果没有的话，那么我只能认为有其他的类达到了Client相同的作用。看一下工厂方法中的Creator类中的AnOperation方法，不正是产品Product的使用者吗？Factory Method突出的是对Procuct创建，所以在结构图中，没有出现额外的Client类，也不需要出现。

所以我模仿的在工厂类DinnerFactory中写了newDinner方法来封装整个吃饭的过程，至于Creator类为什么要在自己内部调用工厂方法，原因我依然不清楚，但是从最后的结果来看，把产品Product的行为都封装在Creator类里，代码结构上清晰，扩展性好，代码量减少。

 

欢迎大家提出建议，共同学习。