设计模式之 —— 工厂方法

Evergreen 2020年11月10日设计模式预计阅读 13 分钟

## 工厂方法模式

### 一、问题

在前一章《[设计模式读书笔记-----简单工厂模式](http://www.cnblogs.com/chenssy/archive/2013/05/24/3096161.html)》中通过披萨的实例介绍了简单工厂模式。在披萨实例中，如果我想根据地域的不同生产出不同口味的披萨，如纽约口味披萨，芝加哥口味披萨。如果利用简单工厂模式，我们需要两个不同的工厂，NYPizzaFactory、ChicagoPizzaFactory。在该地域中有很多的披萨店，他们并不想依照总店的制作流程来生成披萨，而是希望采用他们自己的制作流程。这个时候如果还使用简单工厂模式，因为简单工厂模式是将披萨的制作流程完全承包了。那么怎么办？

### 二、解决方案

我们可以这样解决：将披萨的制作方法交给各个披萨店完成，但是他们只能提供制作完成的披萨，披萨的订单处理仍然要交给披萨工厂去做。也就是说，我们将createPizza()方法放回到PizzaStore中，其他的部分还是保持不变。

### 三、基本定义

工厂方法模式定义了一个`创建对象的接口`，但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法模式让实例化推迟到子类。

### 四、模式结构

工厂方法模式的UML结构图：

![img](http://static.iocoder.cn/images/DegisnPattern/xiaomingge/20130525234928560.png)

`Product`：`抽象产品`。所有的产品必须实现这个共同的接口，这样一来，使用这些产品的类既可以引用这个接口。而不是具体类。

`ConcreteProduct`：`具体产品`。

`Creator`：`抽象工厂`。它实现了所有操纵产品的方法，但不实现工厂方法。Creator所有的子类都必须要实现factoryMethod()方法。

`ConcreteCreato`r：`具体工厂`。制造产品的实际工厂。它负责创建一个或者多个具体产品，只有ConcreteCreator类知道如何创建这些产品。

工厂方法模式是简单工厂模式的延伸。在工厂方法模式中，核心工厂类不在负责产品的创建，而是将`具体的创建工作交给子类去完成`。也就是后所这个核心工厂仅仅只是提供创建的接口，具体实现方法交给继承它的子类去完成。当我们的系统需要增加其他新的对象时，我们只需要添加一个具体的产品和它的创建工厂即可，不需要对原工厂进行任何修改，这样很好地符合了“开闭原则”。

### 五、工厂方法模式实现

针对上面的解决方案，得到如下UML结构图：

![img](http://static.iocoder.cn/images/DegisnPattern/xiaomingge/20130525235146441.png)

抽象产品类：Pizza.java

```java
public abstract class Pizza {
        protected String name;        //名称
        protected String dough;       //面团
        protected String sause;       //酱料
        protected List<String> toppings = new ArrayList<String>();       //佐料
        public void prepare() {
            System.out.println("Preparing " + name);
            System.out.println("Tossing dough");
            System.out.println("Adding sause");
            System.out.println("Adding toppings");
            for (int i = 0; i < toppings.size(); i++) {
                System.out.println("   " + toppings.get(i));
            }
        }
        public void bake() {
            System.out.println("Bake for 25 minutes at 350");
        }
        public void cut() {
            System.out.println("Cutting the pizza into diagonal slices");
        }
        public void box() {
            System.out.println("Place pizza in official PizzaStore box");
        }
        public String getName() {
            return name;
        }
    }
```

具体产品类1：NYStyleCheesePizza.java

```java
  public class NYStyleCheesePizza extends Pizza{
     public NYStyleCheesePizza(){
         name = "Ny Style Sauce and Cheese Pizza";
          dough = "Thin Crust Dough";
          sause = "Marinara Sauce";
 
         toppings.add("Crated Reggiano Cheese");
      }
 
 }
```

具体产品类2：ChicagoStyleCheesePizza.java

```java
 public class ChicagoStyleCheesePizza extends Pizza {
        public ChicagoStyleCheesePizza() {
            name = "Chicago Style Deep Dish Cheese Pizza";
            dough = "Extra Thick Crust Dough";
            sause = "Plum Tomato Sauce";
            toppings.add("Shredded Mozzarella Cheese");
        }
        public void cut() {
            System.out.println("Cutting the Pizza into square slices");
        }
    }
```

抽象工厂：披萨总店:  PizzaStore.java

```java
public abstract class PizzaStore {
        public Pizza orderPizza(String type){
            Pizza pizza;
            pizza = createPizza(type);
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();
            return pizza;
        }
        /*
         * 创建pizza的方法交给子类去实现
         */
        abstract Pizza createPizza(String type);
    }
```

具体工厂：披萨分店1: NYPizzaStore.java

```java
public class NYPizzaStore extends PizzaStore {
        @Override
        Pizza createPizza(String item) {
            Pizza pizza = null;
            if ("cheese".equals(item)) {
                pizza = new NYStyleCheesePizza();
            } else if ("veggie".equals(item)) {
                pizza = new NYStyleVeggiePizza();
            } else if ("clam".equals(item)) {
                pizza = new NYStyleClamPizza();
            } else if ("pepperoni".equals(item)) {
                pizza = new NYStylePepperoniPizza();
            }
            return pizza;
        }
```

披萨分店2:  ChicagoPizzaStore.java

```java
 Pizza createPizza(String type) {
            Pizza pizza = null;
            if ("cheese".equals(type)) {
                pizza = new ChicagoStyleCheesePizza();
            } else if ("clam".equals(type)) {
                pizza = new ChicagoStyleClamPizza();
            } else if ("pepperoni".equals(type)) {
                pizza = new ChicagoStylePepperoniPizza();
            } else if ("veggie".equals(type)) {
                pizza = new ChicagoStyleVeggiePizza();
            }
            return pizza;
        }
    }
```

做了这么多，应该可以吃披萨了吧。Ethan要一份纽约口味的披萨，Joel需要芝加哥口味的披萨。

PizzaTestDrive.java

```java
 public class ChicagoPizzaStore extends PizzaStore {
        public class PizzaTestDrive {
            public static void main(String[] args) {
                System.out.println("---------Joel 需要的芝加哥的深盘披萨---------");
                //建立芝加哥的披萨店
                ChicagoPizzaStore chicagoPizzaStore = new ChicagoPizzaStore();       
                Pizza joelPizza = chicagoPizzaStore.orderPizza("cheese");             //下订单
                System.out.println("Joel ordered a " + joelPizza.getName() + "\n");
                System.out.println("---------Ethan 需要的纽约风味的披萨---------");
                NYPizzaStore nyPizzaStore = new NYPizzaStore();
                Pizza ethanPizza = nyPizzaStore.orderPizza("cheese");
                System.out.println("Ethan ordered a " + ethanPizza.getName() + "\n");

}
        }
```

### 六、工厂方法模式的优缺点

#### 优点

1、 在工厂方法中，用户只需要知道所要产品的具体工厂，无须关系具体的创建过程，甚至不需要具体产品类的类名。

2、 在系统增加新的产品时，我们只需要添加一个具体产品类和对应的实现工厂，无需对原工厂进行任何修改，很好地符合了“开闭原则”。

#### 缺点

1、 每次增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对象实现工厂，是的系统中类的个数成倍增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，同时也增加了系统具体类的依赖。这并不是什么好事。

### 七、工厂方法适用场景

1、一个类不知道它所需要的对象的类。在工厂方法模式中，我们不需要具体产品的类名，我们只需要知道创建它的具体工厂即可。

2、一个类通过其子类来指定创建那个对象。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，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。

3、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。

### 八、总结

1、工厂方法模式完全符合“开闭原则”。

2、工厂方法模式使用继承，将对象的创建委托给子类，通过子类实现工厂方法来创建对象。

3、工厂方法允许类将实例化延伸到子类进行。

4、工厂方法让子类决定要实例化的类时哪一个。在这里我们要明白这并不是工厂来决定生成哪种产品，而是在编写创建者类时，不需要知道实际创建的产品是哪个，选择了使用哪个子类，就已经决定了实际创建的产品时哪个了。

5、在工厂方法模式中，创建者通常会包含依赖于抽象产品的代码，而这些抽象产品是、由子类创建的，创建者不需要真的知道在制作哪种具体产品。

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