設計模式——4、工廠方法模式

在現實生活中社會分工越來越細，越來越專業化。各種產品有專門的工廠生產，徹底告別了自給自足的小農經濟時代，這大大縮短了產品的生產週期，提高了生產效率。同樣，在軟件開發中能否做到軟件對象的生產和使用相分離呢？能否在滿足“開閉原則”的前提下，客戶隨意增刪或改變對軟件相關對象的使用呢？這就是本節要討論的問題。

在《簡單工廠模式》一節我們介紹了簡單工廠模式，提到了簡單工廠模式違背了開閉原則，而“工廠方法模式”是對簡單工廠模式的進一步抽象化，其好處是可以使系統在不修改原來代碼的情況下引進新的產品，即滿足開閉原則。

優點：

• 用戶只需要知道具體工廠的名稱就可得到所要的產品，無須知道產品的具體創建過程。
• 靈活性增強，對於新產品的創建，只需多寫一個相應的工廠類。
• 典型的解耦框架。高層模塊只需要知道產品的抽象類，無須關心其他實現類，滿足迪米特法則、依賴倒置原則和里氏替換原則。

缺點：

• 類的個數容易過多，增加複雜度
• 增加了系統的抽象性和理解難度
• 抽象產品只能生產一種產品，此弊端可使用抽象工廠模式解決。

應用場景：

• 客戶只知道創建產品的工廠名，而不知道具體的產品名。如 TCL 電視工廠、海信電視工廠等。
• 創建對象的任務由多個具體子工廠中的某一個完成，而抽象工廠只提供創建產品的接口。
• 客戶不關心創建產品的細節，只關心產品的品牌

模式的結構與實現

工廠方法模式由抽象工廠、具體工廠、抽象產品和具體產品等4個要素構成。本節來分析其基本結構和實現方法。

1. 模式的結構

工廠方法模式的主要角色如下。

1. 抽象工廠（Abstract Factory）：提供了創建產品的接口，調用者通過它訪問具體工廠的工廠方法 newProduct() 來創建產品。
2. 具體工廠（ConcreteFactory）：主要是實現抽象工廠中的抽象方法，完成具體產品的創建。
3. 抽象產品（Product）：定義了產品的規範，描述了產品的主要特性和功能。
4. 具體產品（ConcreteProduct）：實現了抽象產品角色所定義的接口，由具體工廠來創建，它同具體工廠之間一一對應。

5. package FactoryMethod;
   public class AbstractFactoryTest {
       public static void main(String[] args) {
           try {
               Product a;
               AbstractFactory af;
               af = (AbstractFactory) ReadXML1.getObject();
               a = af.newProduct();
               a.show();
           } catch (Exception e) {
               System.out.println(e.getMessage());
           }
       }
   }
   //抽象產品：提供了產品的接口
   interface Product {
       public void show();
   }
   //具體產品1：實現抽象產品中的抽象方法
   class ConcreteProduct1 implements Product {
       public void show() {
           System.out.println("具體產品1顯示...");
       }
   }
   //具體產品2：實現抽象產品中的抽象方法
   class ConcreteProduct2 implements Product {
       public void show() {
           System.out.println("具體產品2顯示...");
       }
   }
   //抽象工廠：提供了廠品的生成方法
   interface AbstractFactory {
       public Product newProduct();
   }
   //具體工廠1：實現了廠品的生成方法
   class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {
       public Product newProduct() {
           System.out.println("具體工廠1生成-->具體產品1...");
           return new ConcreteProduct1();
       }
   }
   //具體工廠2：實現了廠品的生成方法
   class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory {
       public Product newProduct() {
           System.out.println("具體工廠2生成-->具體產品2...");
           return new ConcreteProduct2();
       }
   }

   package FactoryMethod;
   import javax.xml.parsers.*;
   import org.w3c.dom.*;
   import java.io.*;
   class ReadXML1 {
       //該方法用於從XML配置文件中提取具體類類名，並返回一個實例對象
       public static Object getObject() {
           try {
               //創建文檔對象
               DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
               DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
               Document doc;
               doc = builder.parse(new File("src/FactoryMethod/config1.xml"));
               //獲取包含類名的文本節點
               NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
               Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();
               String cName = "FactoryMethod." + classNode.getNodeValue();
               //System.out.println("新類名："+cName);
               //通過類名生成實例對象並將其返回
               Class<?> c = Class.forName(cName);
               Object obj = c.newInstance();
               return obj;
           } catch (Exception e) {
               e.printStackTrace();
               return null;
           }
       }
   }

   <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
   <config>
   	<className>ConcreteFactory1</className>
   </config>

   程序運行結果如下：

   具體工廠1生成-->具體產品1...
   具體產品1顯示...

   
   如果將 XML 配置文件中的 ConcreteFactory1 改爲 ConcreteFactory2，則程序運行結果如下：

   具體工廠2生成-->具體產品2...
   具體產品2顯示...