常用设计模式2：工厂方法模式（Java）

工厂方法模式（Factory Method Pattern）

1. 简介

工厂方法模式是一种创建型设计模式，它提供了一种将对象的实例化逻辑委托给子类的方法。这种模式定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法使得一个类的实例化延迟到其子类。

2. 为什么使用工厂方法模式？

• 解耦：将对象的创建与使用代码分离。
• 扩展性：可以轻松地增加新产品类型，而无需修改现有代码。
• 一致性：所有产品遵循同一接口，使得它们可以互相替换。

3. 工厂方法模式的结构

工厂方法模式主要包含以下几个角色：

1. Product：抽象产品
2. ConcreteProduct：具体产品
3. Creator：抽象创建者
4. ConcreteCreator：具体创建者

4. Java 实现示例

下面通过一个简单的披萨店例子来说明工厂方法模式：

4.1 定义抽象产品（Product）

public interface Pizza {
    void prepare();
    void bake();
    void cut();
    void box();
}

4.2 实现具体产品（ConcreteProduct）

public class CheesePizza implements Pizza {
    public void prepare() { System.out.println("Preparing Cheese Pizza"); }
    public void bake() { System.out.println("Baking Cheese Pizza"); }
    public void cut() { System.out.println("Cutting Cheese Pizza"); }
    public void box() { System.out.println("Boxing Cheese Pizza"); }
}

public class PepperoniPizza implements Pizza {
    public void prepare() { System.out.println("Preparing Pepperoni Pizza"); }
    public void bake() { System.out.println("Baking Pepperoni Pizza"); }
    public void cut() { System.out.println("Cutting Pepperoni Pizza"); }
    public void box() { System.out.println("Boxing Pepperoni Pizza"); }
}

4.3 定义抽象创建者（Creator）

public abstract class PizzaStore {
    public Pizza orderPizza(String type) {
        Pizza pizza = createPizza(type);
        
        pizza.prepare();
        pizza.bake();
        pizza.cut();
        pizza.box();
        
        return pizza;
    }
    
    // 工厂方法
    protected abstract Pizza createPizza(String type);
}

4.4 实现具体创建者（ConcreteCreator）

public class NYPizzaStore extends PizzaStore {
    @Override
    protected Pizza createPizza(String type) {
        if (type.equals("cheese")) {
            return new CheesePizza();
        } else if (type.equals("pepperoni")) {
            return new PepperoniPizza();
        }
        return null;
    }
}

4.5 客户端代码

public class PizzaTest {
    public static void main(String[] args) {
        PizzaStore nyStore = new NYPizzaStore();
        
        Pizza pizza = nyStore.orderPizza("cheese");
        System.out.println("Ethan ordered a " + pizza.getClass().getSimpleName() + "\n");
        
        pizza = nyStore.orderPizza("pepperoni");
        System.out.println("Joel ordered a " + pizza.getClass().getSimpleName() + "\n");
    }
}

5. 工厂方法模式的优缺点

优点：

• 符合开闭原则，新增产品时无需修改原有代码。
• 符合单一职责原则，将创建逻辑集中管理。
• 客户端代码与具体产品解耦。

缺点：

• 可能会导致类的数量增加，增加系统的复杂度。
• 增加了抽象性，增加了理解难度。

6. 适用场景

• 当一个类不知道它所必须创建的对象的类时。
• 当一个类希望由其子类来指定它所创建的对象时。
• 当想要将对象的创建委托给多个子类中的一个时。

7. 总结

工厂方法模式通过将对象的创建延迟到子类，提供了一种灵活的方式来创建对象。它允许系统独立于实际创建的产品，使得添加新产品变得更加容易。在需要处理复杂对象创建逻辑，或者希望将对象创建与使用分离的场景下，工厂方法模式是一个很好的选择。