简介

工厂方法模式 (Factory Method)定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其他子类。工厂模式是一种类创建型模式 （可参考 设计模式创建型模式）。

结构

图-工厂方法模式结构图

Product : 定义产品对象的接口。

abstract class Product {
public abstract void Use();
}

ConcreteProduct : 实现 Product 接口。

class ConcreteProduct extends Product {
    public ConcreteProduct() {
        System.out.println("创建 ConcreteProduct 产品");
    }

    @Override
    public void Use() {
        System.out.println("使用 ConcreteProduct 产品");
    }
}

Creator : 声明工厂方法，它会返回一个产品类型的对象。 Creator 也可以实现一个默认的工厂方法 FactoryMethod() ，以返回一个默认的具体产品类型。

interface Creator {
public Product FactoryMethod();
}

ConcreteCreator : 覆写 Creator 中的工厂方法 FactoryMethod() 。

class ConcreteCreator implements Creator {
    @Override
    public Product FactoryMethod() {
        return new ConcreteProduct();
    }
}

测试代码

public class FactoryMethodPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Creator factory = new ConcreteCreator();
        Product product = factory.FactoryMethod();
        product.Use();
    }
}

运行结果

创建 ConcreteProduct 产品
使用 ConcreteProduct 产品

动机

当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候。
当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候。
当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并且你希望将是代理者的帮助子类的信息局部化的时候。

要点

1、工厂模式中，增加一种产品类，就要增加一个工厂类。

因为每个工厂类只能创建一种产品的实例。

2、工厂模式遵循开放-封闭原则。

工厂模式中，新增一种产品并不需要修改原有类，仅仅是扩展。

实例

还是以 简单工厂模式 里的例子来进行说明。

如何实现一个具有加减乘除基本功能的计算器？

两种模式的 Product 和 ConcreteProduct 角色代码没有区别，不再赘述。

差异在于 Factory 角色部分，以及客户端部分，请在代码中体会。

Creator 角色

// Creator 角色，定义返回产品实例的公共工厂方法
interface OperationFactory {
public Operation FactoryMethod();
}

ConcreteCreator 角色

和简单工厂模式相比，每一种产品都会有一个具体的工厂类负责生产实例。

// ConcreteCreator 角色，具体实现 Creator 中的方法
class AddFactory implements OperationFactory {
    @Override
    public Operation FactoryMethod() {
        return new Add();
    }
}

// ConcreteCreator 角色，具体实现 Creator 中的方法
class SubFactory implements OperationFactory {
    @Override
    public Operation FactoryMethod() {
        return new Sub();
    }
}

// ConcreteCreator 角色，具体实现 Creator 中的方法
class MulFactory implements OperationFactory {
    @Override
    public Operation FactoryMethod() {
        return new Mul();
    }
}

// ConcreteCreator 角色，具体实现 Creator 中的方法
class DivFactory implements OperationFactory {
    @Override
    public Operation FactoryMethod() {
        return new Div();
    }
}

Client 角色

与简单工厂模式中无需关注具体创建不同，工厂模式中需要指定具体工厂，以负责生产具体对应的产品。

// Client 角色，需要指定具体工厂，以负责生产具体产品
public class FactoryMethodPattern {
    public static void main(String[] args) {
        OperationFactory factory = new SubFactory();
        Operation oper = factory.FactoryMethod();
        oper.numA = 3;
        oper.numB = 2;
        double result = oper.getResult();
        System.out.println("result = " + result);
    }
}

C++版工厂方法模式

以下为一个C++版的工厂方法模式例子。

假设有两个台灯制造工厂，一个专门生产红色的灯，一个专门生产蓝色的灯。

在客户端里，我们实例化蓝灯工厂，来生产一个蓝灯。

#include "stdafx.h"
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

//Product
class Light
{
public:
    virtual void TurnOn()  = 0;
    virtual void TurnOff() = 0;
};

class BlueLight : public Light
{
public:
    void TurnOn()
    {
        cout << "Turn on BlueLight." << endl;
    }

    void TurnOff()
    {
        cout << "Turn off BlueLight." << endl;
    }
};

class RedLight : public Light
{
public:
    void TurnOn()
    {
        cout << "Turn on RedLight." << endl;
    }

    void TurnOff()
    {
        cout << "Turn off RedLight." << endl;
    }
};

//Factory
class Factory
{
public:
    virtual Light* CreateLight() = 0;
};

class BlueLightFactory : public Factory
{
public:
    Light* CreateLight()
    {
        return new BlueLight;
    }
};

class RedLightFactory : public Factory
{
public:
    Light* CreateLight()
    {
        return new RedLight;
    }
};

int main()
{
    Factory *pBlueLightFactory = new BlueLightFactory;
    Light *pBlueLight = pBlueLightFactory->CreateLight();

    pBlueLight->TurnOn();
    pBlueLight->TurnOff();

    free(pBlueLight)
    free(pBlueLightFactory);

    return 0;
}View Code

简单工厂模式 vs. 工厂方法模式

简单工厂模式相比于工厂方法模式

优点：工厂类中包含必要的逻辑判断，可根据客户端的选择条件动态实例化需要的类。对于客户端来说，去除了对具体产品的依赖。

缺点：违背了开放封闭原则。每添加一个新的产品，都需要对原有类进行修改。增加维护成本，且不易于维护。

开发封闭原则：一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放，对修改关闭。

参考资料

《大话设计模式》

《HeadFirst设计模式》

秒客网

[设计模式]工厂方法模式

简介

结构

动机

要点

实例