一、簡介
工廠方法模式（Factory Method Pattern）又稱爲 工廠模式，也叫虛擬構造器（Virtual Constructor）模式或者多態工廠（Polymorphic Factory）模式，它屬於類創建型模式。在工廠方法模式中，工廠父類負責定義創建產品對象的公共接口，而工廠子類則負責生成具體的產品對象，這樣做的目的是將產品類的實例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實例化哪一個具體產品類。爲系統結構提供靈活的動態擴展機制，減少了耦合。
根據抽象程度的不同，工廠模式可化分爲三種：
- 簡單工廠模式
- 工廠方法模式
- 抽象工廠模式
二、原理
在簡單工廠模式中只提供一個工廠類，該工廠類處於對產品類進行實例化的中心位置，它需要知道每一個產品對象的創建細節，並決定何時實例化哪一個產品類。簡單工廠模式最大的缺點是當有新產品要加入到系統中時，必須修改工廠類，需要在其中加入必要的業務邏輯，這違背了“開閉原則”。此外，在簡單工廠模式中，所有的產品都由同一個工廠創建，工廠類職責較重，業務邏輯較爲複雜，具體產品與工廠類之間的耦合度高，嚴重影響了系統的靈活性和擴展性，而工廠方法模式則可以很好地解決這一問題。
在工廠方法模式中，我們不再提供一個統一的工廠類來創建所有的產品對象，而是針對不同的產品提供不同的工廠，系統提供一個與產品等級結構對應的工廠等級結構。工廠方法模式定義如下：
工廠方法模式(Factory Method Pattern)：定義一個用於創建對象的接口，讓子類決定將哪一個類實例化。工廠方法模式讓一個類的實例化延遲到其子類。工廠方法模式又簡稱爲工廠模式(Factory Pattern)，又可稱作虛擬構造器模式(Virtual Constructor Pattern)或多態工廠模式(Polymorphic Factory Pattern)。工廠方法模式是一種類創建型模式。
工廠方法模式提供一個抽象工廠接口來聲明抽象工廠方法，而由其子類來具體實現工廠方法，創建具體的產品對象。工廠方法模式結構如圖2所示：
三、類結構
工廠方法模式定義一個用於創建對象的接口，讓子類決定哪個類實例化。 他可以解決簡單工廠模式中的封閉開放原則問題。
與簡單工廠模式相比，工廠方法模式最重要的區別是引入了抽象工廠角色，抽象工廠可以是接口，也可以是抽象類或者具體類。
結構如下：
| 角色 | 類別 | 簡述 |
|---|---|---|
| Product | 產品類 | 一般是一個抽象類或是接口 |
| ConcreteProduct | 具體的產品類 | 實現或是繼承 Product |
| Factory | 工廠類 | 抽象工廠 |
| ConcreteFactory | 具體的工廠類 | 實現或是繼承Factory |
- Product（抽象產品）：它是定義產品的接口，是工廠方法模式所創建對象的超類型，也就是產品對象的公共父類。
- ConcreteProduct（具體產品）：它實現了抽象產品接口，某種類型的具體產品由專門的具體工廠創建，具體工廠和具體產品之間一一對應。
- Factory（抽象工廠）：在抽象工廠類中，聲明瞭工廠方法(Factory Method)，用於返回一個產品。抽象工廠是工廠方法模式的核心，所有創建對象的工廠類都必須實現該接口。
- ConcreteFactory（具體工廠）：它是抽象工廠類的子類，實現了抽象工廠中定義的工廠方法，並可由客戶端調用，返回一個具體產品類的實例。
四、UML圖
五、代碼分析
比如，我們需要設計一個日誌記錄器：
1、抽象產品類
//日誌記錄器接口：抽象產品
interface Logger {
public function writeLog();
}
2、具體產品類
//1)數據庫日誌記錄器：具體產品
class DatabaseLogger implements Logger {
public function writeLog() {
echo "數據庫日誌記錄。";
}
}
//2)文件日誌記錄器：具體產品
class FileLogger implements Logger {
public function writeLog() {
echo "文件日誌記錄。";
}
}
3、抽象工廠類
//日誌記錄器工廠接口：抽象工廠
interface LoggerFactory {
public function createLogger();
}
4、具體工廠類
在實際使用時，具體工廠類在實現工廠方法時除了創建具體產品對象之外，還可以負責產品對象的初始化工作以及一些資源和環境配置工作，例如連接數據庫、創建文件等。
//1)數據庫日誌記錄器工廠類：具體工廠
class DatabaseLoggerFactory implements LoggerFactory {
public function createLogger() {
//連接數據庫，代碼省略
//創建數據庫日誌記錄器對象
$logger = new DatabaseLogger();
//初始化數據庫日誌記錄器，代碼省略
return $logger;
}
}
//2)文件日誌記錄器工廠類：具體工廠
class FileLoggerFactory implements LoggerFactory {
public function createLogger() {
//創建文件日誌記錄器對象
$logger = new FileLogger();
//創建文件，代碼省略
return $logger;
}
}
5、例子
$file_factory = new FileLoggerFactory(); //可引入配置文件實現
$file_logger = factory->createLogger();
$file_logger->writeLog();
$db_lfactory = new DatabaseLoggerFactory(); //可引入配置文件實現
$db_logger = factory->createLogger();
$db_logger->writeLog();
輸出結果如下：
文件日誌記錄。
數據庫日誌記錄。
六、特點
工廠方法模式是簡單工廠模式的延伸，它繼承了簡單工廠模式的優點，同時還彌補了簡單工廠模式的不足。工廠方法模式是使用頻率最高的設計模式之一，是很多開源框架和API類庫的核心模式。
1、 優點
- 在工廠方法模式中，工廠方法用來創建客戶所需要的產品，同時還向客戶隱藏了哪種具體產品類將被實例化這一細節，用戶只需要關心所需產品對應的工廠，無須關心創建細節，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態性設計是工廠方法模式的關鍵。它能夠讓工廠可以自主確定創建各種產品對象，而如何創建這個對象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爲多態工廠模式，就正是因爲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接口，無須修改客戶端，也無須修改其他的具體工廠和具體產品，而只要添加一個具體工廠和具體產品就可以了，這樣，系統的可擴展性也就變得非常好，完全符合“開閉原則”。
2、 缺點
- 在添加新產品時，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運行，會給系統帶來一些額外的開銷。
- 由於考慮到系統的可擴展性，需要引入抽象層，在客戶端代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。
3、 適用場景
滿足以下條件時，可以考慮使用工廠模式方法：
- 一個類不知道它所需要的對象的類：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，具體的產品對象由具體工廠類創建；客戶端需要知道創建具體產品的工廠類。
- 一個類通過其子類來指定創建哪個對象：在工廠方法模式中，對於抽象工廠類只需要提供一個創建產品的接口，而由其子類來確定具體要創建的對象，利用面向對象的多態性和里氏代換原則，在程序運行時，子類對象將覆蓋父類對象，從而使得系統更容易擴展。
- 將創建對象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創建產品子類，需要時再動態指定，可將具體工廠類的類名存儲在配置文件或數據庫中。