工厂方法模式

介绍

工厂方法模式（Factory Method Pattern）是一种创建型设计模式，它定义了一个创建对象的接口，但由子类决定实例化哪个类。工厂方法模式让类的实例化推迟到子类中进行。

原理

工厂方法模式的核心原理包括：

1. 抽象产品：定义产品的接口
2. 具体产品：实现抽象产品接口
3. 抽象工厂：声明工厂方法，返回产品类型
4. 具体工厂：实现工厂方法，返回具体产品实例

图示

+----------------+        +----------------+
|   Product      |<-------|   Factory      |
+----------------+        +----------------+
| + operation()  |        | + createProduct()|
+-------^--------+        +--------^-------+
        |                          |
+-------+--------+        +--------+-------+
| ConcreteProduct|        | ConcreteFactory|
+----------------+        +----------------+
| + operation()  |        | + createProduct()|
+----------------+        +----------------+

代码示例

抽象产品

public interface Product {
    void operation();
}

具体产品

public class ConcreteProductA implements Product {
    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("ConcreteProductA operation");
    }
}

public class ConcreteProductB implements Product {
    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("ConcreteProductB operation");
    }
}

抽象工厂

public abstract class Factory {
    // 工厂方法
    public abstract Product createProduct();
    
    // 其他业务逻辑
    public void doSomething() {
        Product product = createProduct();
        product.operation();
    }
}

具体工厂

public class ConcreteFactoryA extends Factory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductA();
    }
}

public class ConcreteFactoryB extends Factory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductB();
    }
}

客户端代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Factory factoryA = new ConcreteFactoryA();
        factoryA.doSomething();
        
        Factory factoryB = new ConcreteFactoryB();
        factoryB.doSomething();
    }
}

解决方案

应用场景

1. 创建对象需要复杂逻辑：将对象创建逻辑封装在工厂中
2. 客户端不关心具体产品类型：只依赖抽象接口
3. 产品族扩展：当需要添加新的产品类型时，只需添加对应的具体产品和工厂类
4. 延迟初始化：通过工厂方法可以实现对象的延迟创建

最佳实践

1. 面向接口编程：客户端代码只依赖抽象工厂和抽象产品
2. 避免过多的具体工厂类：如果产品种类过多，可以考虑使用参数化工厂方法
3. 结合依赖注入：在大型应用中，使用依赖注入框架管理工厂和产品实例
4. 考虑使用反射：在某些情况下，可以通过反射机制动态创建产品实例

优缺点

优点：

• 解耦客户端与具体产品实现
• 提高代码可扩展性
• 符合开闭原则
• 便于单元测试

缺点：

• 增加代码复杂度
• 可能导致类爆炸（每个产品对应一个工厂）

工具推荐

1. Spring Framework：通过IoC容器和工厂模式实现依赖注入
2. Google Guice：提供@Provides注解实现工厂方法
3. AutoFactory：Google开发的注解处理器，用于生成工厂类
4. FactoryKit：轻量级工厂模式实现库