设计模式——4、工厂方法模式

在现实生活中社会分工越来越细，越来越专业化。各种产品有专门的工厂生产，彻底告别了自给自足的小农经济时代，这大大缩短了产品的生产周期，提高了生产效率。同样，在软件开发中能否做到软件对象的生产和使用相分离呢？能否在满足“开闭原则”的前提下，客户随意增删或改变对软件相关对象的使用呢？这就是本节要讨论的问题。

在《简单工厂模式》一节我们介绍了简单工厂模式，提到了简单工厂模式违背了开闭原则，而“工厂方法模式”是对简单工厂模式的进一步抽象化，其好处是可以使系统在不修改原来代码的情况下引进新的产品，即满足开闭原则。

优点：

• 用户只需要知道具体工厂的名称就可得到所要的产品，无须知道产品的具体创建过程。
• 灵活性增强，对于新产品的创建，只需多写一个相应的工厂类。
• 典型的解耦框架。高层模块只需要知道产品的抽象类，无须关心其他实现类，满足迪米特法则、依赖倒置原则和里氏替换原则。

缺点：

• 类的个数容易过多，增加复杂度
• 增加了系统的抽象性和理解难度
• 抽象产品只能生产一种产品，此弊端可使用抽象工厂模式解决。

应用场景：

• 客户只知道创建产品的工厂名，而不知道具体的产品名。如 TCL 电视工厂、海信电视工厂等。
• 创建对象的任务由多个具体子工厂中的某一个完成，而抽象工厂只提供创建产品的接口。
• 客户不关心创建产品的细节，只关心产品的品牌

模式的结构与实现

工厂方法模式由抽象工厂、具体工厂、抽象产品和具体产品等4个要素构成。本节来分析其基本结构和实现方法。

1. 模式的结构

工厂方法模式的主要角色如下。

1. 抽象工厂（Abstract Factory）：提供了创建产品的接口，调用者通过它访问具体工厂的工厂方法 newProduct() 来创建产品。
2. 具体工厂（ConcreteFactory）：主要是实现抽象工厂中的抽象方法，完成具体产品的创建。
3. 抽象产品（Product）：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能。
4. 具体产品（ConcreteProduct）：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间一一对应。

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());
           }
       }
   }
   //抽象产品：提供了产品的接口
   interface Product {
       public void show();
   }
   //具体产品1：实现抽象产品中的抽象方法
   class ConcreteProduct1 implements Product {
       public void show() {
           System.out.println("具体产品1显示...");
       }
   }
   //具体产品2：实现抽象产品中的抽象方法
   class ConcreteProduct2 implements Product {
       public void show() {
           System.out.println("具体产品2显示...");
       }
   }
   //抽象工厂：提供了厂品的生成方法
   interface AbstractFactory {
       public Product newProduct();
   }
   //具体工厂1：实现了厂品的生成方法
   class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {
       public Product newProduct() {
           System.out.println("具体工厂1生成-->具体产品1...");
           return new ConcreteProduct1();
       }
   }
   //具体工厂2：实现了厂品的生成方法
   class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory {
       public Product newProduct() {
           System.out.println("具体工厂2生成-->具体产品2...");
           return new ConcreteProduct2();
       }
   }

   package FactoryMethod;
   import javax.xml.parsers.*;
   import org.w3c.dom.*;
   import java.io.*;
   class ReadXML1 {
       //该方法用于从XML配置文件中提取具体类类名，并返回一个实例对象
       public static Object getObject() {
           try {
               //创建文档对象
               DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
               DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
               Document doc;
               doc = builder.parse(new File("src/FactoryMethod/config1.xml"));
               //获取包含类名的文本节点
               NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
               Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();
               String cName = "FactoryMethod." + classNode.getNodeValue();
               //System.out.println("新类名："+cName);
               //通过类名生成实例对象并将其返回
               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>

   程序运行结果如下：

   具体工厂1生成-->具体产品1...
   具体产品1显示...

   
   如果将 XML 配置文件中的 ConcreteFactory1 改为 ConcreteFactory2，则程序运行结果如下：

   具体工厂2生成-->具体产品2...
   具体产品2显示...