Factory Pattern(工厂模式)

1、工厂模式简介

　　工厂模式，专门负责将大量有共同接口的类实例化（用来生产对象）。其定义为定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化那一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

　　工厂模式拥有以下几种类型：

简单工厂模式：又称为静态工厂模式
工厂方法模式
抽象工厂模式

2、简单工厂模式

　　通过工厂类的静态方法来获取需要的对象。以下代码使用简单工厂模式来实现图形工厂，用来获取不同类型的图形。

　　Shape抽象类定义：

public abstract class Shape {
    public abstract void info();
}

　　Shape子类定义：

public class Rectangle extends Shape {

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("rectangle");
    }

}

public class Circle extends Shape {

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("circle");
    }
}

　　ShapeFactory定义

public class ShapeFactory {

    public static <T extends Shape> T getShape(Class<T> c) {
        Shape shape = null;
        try {
            shape = (Shape) Class.forName(c.getName()).newInstance();
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        return (T) shape;
    }
}

　　Cilent定义

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Shape shape = ShapeFactory.getShape(Rectangle.class);
        shape.info();
    }
}

　　Java中，DateFormat就是使用简单工厂模式的例子，它通过getDateInstance()方法来获取实例对象。

3、工厂方法模式

　　工厂方法模式是简单工厂模式的衍生。在简单工厂模式中，工厂类集中了所有产品的创建逻辑，这会导致扩展的不利。同时简单工厂模式只在有限的程度上支持开闭原则，而工厂模式支持开闭原则。在以上代码中进行了优化，在简单工厂实现部分使用了反射来实例化对象，免去了自己编写代码实例化对象。但是如果产品类构造方法比较复杂，则需要自己使用构造方法来实例化，显然不支持开闭原则，每次添加新的产品时需修改工厂类。

　　工厂方法模式对简单工厂模式进行了抽象。有一个抽象的Factory类（可以是抽象类和接口），这个类将不再负责具体的产品生产，而是只制定一些规范，具体的生产工作由其子类去完成。在这个模式中，工厂类和产品类往往可以依次对应。即一个抽象工厂对应一个抽象产品，一个具体工厂对应一个具体产品，这个具体的工厂就负责生产对应的产品。

　　以下代码将简单工程模式的程序改为使用工厂方法模式：

　　Shape、Rectangle、Circle同简单工厂，

　　ShapeFactory:

public abstract class ShapeFactory {
    public abstract Shape create();
}

　　RectangleFactory:

public class RectangleFactory extends ShapeFactory {

    @Override
    public Shape create() {
        return new Rectangle();
    }
}

　　CircleFactory:

public class CircleFactory extends ShapeFactory {

    @Override
    public Shape create() {
        return new Circle();
    }
}

　　Cilent:

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ShapeFactory factory = new CircleFactory();
        factory.create().info();
    }
}

　　在Java中，工厂模式被广泛应用，例如Collection的iterator()。

4、抽象工厂模式

　　产品等级结构：AbstractProductA和AbstractProductB，即产品系列

　　产品族：指位于不同产品等级结构中，功能相关联的产品组成的家族。换个角度，就是一个抽象工厂所能生产出来的产品集合。

　　以下使用案例使用抽象工厂模式

　　此例子中，UnixButton和UnixLabel为一个产品族，WinButton和WinLabel为一个产品族。Button和Label为产品等级结构。

public abstract class Button {}

public class UnixButton extends Button {}

public class WinButton extends Button {}

　　Label同上代码，省略...

public abstract class AbstractFactory {
    public abstract Button createButton();
    public abstract Label createLabel();
}

public class UnixFactory extends AbstractFactory {

    @Override
    public Button createButton() {
        return new UnixButton();
    }

    @Override
    public Label createLabel() {
        return new UnixLabel();
    }

}

public class WinFactory extends AbstractFactory {

    @Override
    public Button createButton() {
        return new WinButton();
    }

    @Override
    public Label createLabel() {
        return new WinLabel();
    }

}

　　增加新的产品族时，就意味着每一个产品等级结构中增加一个或多个新的具体或抽象产品角色。例如加入Android系列的，则只需要未Button和Label添加Andorid子类，再创建一个AndroidFactory。并不需要更改工厂角色和产品角色。符合“开闭原则”。

　　增加新的产品等级结构时，例如增加Text，在工厂类中需要添加createText()方法，其子类都要进行实现。显然违背了“开闭原则”。

　　Spring的IoC容器就是一个典型的抽象工厂模式。

5、总结

　　简单工厂：只有一个产品等级结构，能生产任意产品。添加新产品时需要改动代码。不符合“开闭原则”；

　　工厂方法：只有一个产品等级结构，一个工厂只能生产特定产品。添加新产品时只需继承抽象实现新工厂。符合“开闭原则”；

　　抽象工厂：多个产品等级结构，能生产不同产品族的任意产品。添加产品族时符合“开闭原则”。