一、简介
工厂方法模式（Factory Method Pattern）又称为 工厂模式，也叫虚拟构造器（Virtual Constructor）模式或者多态工厂（Polymorphic Factory）模式，它属于类创建型模式。在工厂方法模式中，工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口，而工厂子类则负责生成具体的产品对象，这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成，即通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品类。为系统结构提供灵活的动态扩展机制，减少了耦合。
根据抽象程度的不同，工厂模式可化分为三种：
- 简单工厂模式
- 工厂方法模式
- 抽象工厂模式
二、原理
在简单工厂模式中只提供一个工厂类，该工厂类处于对产品类进行实例化的中心位置，它需要知道每一个产品对象的创建细节，并决定何时实例化哪一个产品类。简单工厂模式最大的缺点是当有新产品要加入到系统中时，必须修改工厂类，需要在其中加入必要的业务逻辑，这违背了“开闭原则”。此外，在简单工厂模式中，所有的产品都由同一个工厂创建，工厂类职责较重，业务逻辑较为复杂，具体产品与工厂类之间的耦合度高，严重影响了系统的灵活性和扩展性，而工厂方法模式则可以很好地解决这一问题。
在工厂方法模式中，我们不再提供一个统一的工厂类来创建所有的产品对象，而是针对不同的产品提供不同的工厂，系统提供一个与产品等级结构对应的工厂等级结构。工厂方法模式定义如下：
工厂方法模式(Factory Method Pattern)：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类。工厂方法模式又简称为工厂模式(Factory Pattern)，又可称作虚拟构造器模式(Virtual Constructor Pattern)或多态工厂模式(Polymorphic Factory Pattern)。工厂方法模式是一种类创建型模式。
工厂方法模式提供一个抽象工厂接口来声明抽象工厂方法，而由其子类来具体实现工厂方法，创建具体的产品对象。工厂方法模式结构如图2所示：
三、类结构
工厂方法模式定义一个用于创建对象的接口，让子类决定哪个类实例化。 他可以解决简单工厂模式中的封闭开放原则问题。
与简单工厂模式相比，工厂方法模式最重要的区别是引入了抽象工厂角色，抽象工厂可以是接口，也可以是抽象类或者具体类。
结构如下：
| 角色 | 类别 | 简述 |
|---|---|---|
| Product | 产品类 | 一般是一个抽象类或是接口 |
| ConcreteProduct | 具体的产品类 | 实现或是继承 Product |
| Factory | 工厂类 | 抽象工厂 |
| ConcreteFactory | 具体的工厂类 | 实现或是继承Factory |
- Product（抽象产品）：它是定义产品的接口，是工厂方法模式所创建对象的超类型，也就是产品对象的公共父类。
- ConcreteProduct（具体产品）：它实现了抽象产品接口，某种类型的具体产品由专门的具体工厂创建，具体工厂和具体产品之间一一对应。
- Factory（抽象工厂）：在抽象工厂类中，声明了工厂方法(Factory Method)，用于返回一个产品。抽象工厂是工厂方法模式的核心，所有创建对象的工厂类都必须实现该接口。
- ConcreteFactory（具体工厂）：它是抽象工厂类的子类，实现了抽象工厂中定义的工厂方法，并可由客户端调用，返回一个具体产品类的实例。
四、UML图
五、代码分析
比如，我们需要设计一个日志记录器：
1、抽象产品类
//日志记录器接口：抽象产品
interface Logger {
public function writeLog();
}
2、具体产品类
//1)数据库日志记录器：具体产品
class DatabaseLogger implements Logger {
public function writeLog() {
echo "数据库日志记录。";
}
}
//2)文件日志记录器：具体产品
class FileLogger implements Logger {
public function writeLog() {
echo "文件日志记录。";
}
}
3、抽象工厂类
//日志记录器工厂接口：抽象工厂
interface LoggerFactory {
public function createLogger();
}
4、具体工厂类
在实际使用时，具体工厂类在实现工厂方法时除了创建具体产品对象之外，还可以负责产品对象的初始化工作以及一些资源和环境配置工作，例如连接数据库、创建文件等。
//1)数据库日志记录器工厂类：具体工厂
class DatabaseLoggerFactory implements LoggerFactory {
public function createLogger() {
//连接数据库，代码省略
//创建数据库日志记录器对象
$logger = new DatabaseLogger();
//初始化数据库日志记录器，代码省略
return $logger;
}
}
//2)文件日志记录器工厂类：具体工厂
class FileLoggerFactory implements LoggerFactory {
public function createLogger() {
//创建文件日志记录器对象
$logger = new FileLogger();
//创建文件，代码省略
return $logger;
}
}
5、例子
$file_factory = new FileLoggerFactory(); //可引入配置文件实现
$file_logger = factory->createLogger();
$file_logger->writeLog();
$db_lfactory = new DatabaseLoggerFactory(); //可引入配置文件实现
$db_logger = factory->createLogger();
$db_logger->writeLog();
输出结果如下：
文件日志记录。
数据库日志记录。
六、特点
工厂方法模式是简单工厂模式的延伸，它继承了简单工厂模式的优点，同时还弥补了简单工厂模式的不足。工厂方法模式是使用频率最高的设计模式之一，是很多开源框架和API类库的核心模式。
1、 优点
- 在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节，甚至无须知道具体产品类的类名。
- 基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够让工厂可以自主确定创建各种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，就正是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。
- 使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无须修改客户端，也无须修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了，这样，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”。
2、 缺点
- 在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。
- 由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度，且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术，增加了系统的实现难度。
3、 适用场景
满足以下条件时，可以考虑使用工厂模式方法：
- 一个类不知道它所需要的对象的类：在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体的产品对象由具体工厂类创建；客户端需要知道创建具体产品的工厂类。
- 一个类通过其子类来指定创建哪个对象：在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展。
- 将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。