設計模式(二):工廠方法模式

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模式動機

​ 在簡單工廠模式中，如果在原來的實現的基礎上，我們再增加一個產品類的實現，那麼我們必須在原來的工廠方法裡修改工廠類的原始碼.那麼有沒有更好的方法，可以不修改工廠類的原始碼而進行動態的可擴充套件呢?今天我們將要介紹的設計模式之工廠方法模式，就是這樣的一個很好的設計思路:將工廠類進行抽象，根據不同的產品建立不同的工廠類，如果動態的增加了一個產品，我們只需要實現這個產品的具體類的工廠類即可。

模式定義

​ 工廠方法模式也稱為工廠模式，屬於建立型模式。在工廠方法模式中，工廠父類負責定義建立產品物件的公共介面，而工廠子類則負責生成具體的產品物件，這樣做的目的是將產品類的例項化操作延遲到工廠子類中完成，即通過工廠子類來確定究竟應該例項化哪一個具體產品類。

模式結構

工廠方法模式包含如下角色：

​ Product：抽象產品

​ ConcreteProduct：具體產品

​ Factory：抽象工廠

ConcreteFactory：具體工廠

時序圖

程式碼示例

這裡我們通過一個具體的例項來進行講解，在我們編寫程式的過程中，我們經常會遇到各種日誌，有檔案的日誌，資料庫的日誌等。我們這裡建立兩個抽象的類Log和LogFactory

package cn.edu.hust.factory;

public abstract class Log {
    public abstract void writeLog
 
();
}

package cn.edu.hust.factory;

public abstract class LogFactory {
    public abstract Log createLog();
}

接下來就是建立Log的實現類:

package cn.edu.hust.factory;

public class FileLog extends Log{
    public void writeLog() {
        System.out.println("檔案日誌。。。。");
    }
}

package cn.edu.hust.factory;

public
 
 class FileLog extends Log{
    public void writeLog() {
        System.out.println("檔案日誌。。。。");
    }
}

然後就是生產兩種日誌的工廠類:

package cn.edu.hust.factory;

public class FileLogFactory extends LogFactory{

    public Log createLog() {
        return new FileLog();
    }
}

package cn.edu.hust.factory;

public class DataBaseLogFactory extends LogFactory{
    public Log createLog() {
        return new DataBaseLog();
    }
}

在實際的應用中，我們根據需求使用不同的工廠生產出不同的物件。這裡，如果要有一個WebLog類，我們可以繼承Log類，然後建立一個WebLogFactory，只是動態的擴充套件不需要修改任何的系統程式碼。

工廠模式優點

• 在工廠方法模式中，工廠方法用來建立客戶所需要的產品，同時還向客戶隱藏了哪種具體產品類將被例項化這一細節，使用者只需要關心所需產品對應的工廠，無須關心建立細節，甚至無須知道具體產品類的類名。
• 基於工廠角色和產品角色的多型性設計是工廠方法模式的關鍵。它能夠使工廠可以自主確定建立何種產品物件，而如何建立這個物件的細節則完全封裝在具體工廠內部。工廠方法模式之所以又被稱為多型工廠模式，是因為所有的具體工廠類都具有同一抽象父類。
• 使用工廠方法模式的另一個優點是在系統中加入新產品時，無須修改抽象工廠和抽象產品提供的介面，無須修改客戶端，也無須修改其他的具體工廠和具體產品，而只要新增一個具體工廠和具體產品就可以了。這樣，系統的可擴充套件性也就變得非常好，完全符合“開閉原則”。

工廠模式缺點

• 在新增新產品時，需要編寫新的具體產品類，而且還要提供與之對應的具體工廠類，系統中類的個數將成對增加，在一定程度上增加了系統的複雜度，有更多的類需要編譯和執行，會給系統帶來一些額外的開銷。
• 由於考慮到系統的可擴充套件性，需要引入抽象層，在客戶端程式碼中均使用抽象層進行定義，增加了系統的抽象性和理解難度，且在實現時可能需要用到DOM、反射等技術，增加了系統的實現難度。

適用場景

在以下情況下可以使用工廠方法模式：

• 一個類不知道它所需要的物件的類：在工廠方法模式中，客戶端不需要知道具體產品類的類名，只需要知道所對應的工廠即可，具體的產品物件由具體工廠類建立；客戶端需要知道建立具體產品的工廠類。
• 一個類通過其子類來指定建立哪個物件：在工廠方法模式中，對於抽象工廠類只需要提供一個建立產品的介面，而由其子類來確定具體要建立的物件，利用面向物件的多型性和里氏代換原則，在程式執行時，子類物件將覆蓋父類物件，從而使得系統更容易擴充套件。
• 將建立物件的任務委託給多個工廠子類中的某一個，客戶端在使用時可以無須關心是哪一個工廠子類建立產品子類，需要時再動態指定，可將具體工廠類的類名儲存在配置檔案或資料庫中。

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