设计模式 - 工厂方法模式 - 基于 Java 实现

常见和工厂有关的设计模式

和工厂相关的设计模式主要有三种，工厂方法模式，抽象工厂模式；

在前面的博客中介绍了简单工厂模式，本篇博客主要介绍的是工厂方法模式

什么是工厂方法模式

工厂方法模式是简单工厂的进一步的深化，在工厂方法模式中，不再提供统一的工厂类来创建不同的对象，针对不同的类，选择使用了不同的工厂；可以这样理解：每一个类都是有自己的工厂来创建自己的对象（实例）的；

工厂方法模式的定义：

定义一个用于创建对象的接口（ReaderFactory），让子类(***Factory)决定哪儿个类进行实例化，工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类；

工厂方法是一种创建设计模式，即与对象创建有关。在工厂方法模式中，创建对象而不将创建逻辑暴露给调用者，调用者使用相同的通用接口来创建新类型的对象；

工厂模式是创建对象的核心设计原则之一，它允许客户端以不与库的类层次结构紧密耦合的方式创建库的对象（如下所述）

工厂方法模式的实现 应用场景的假设以及代码实现

设计一种图片加载器的功能，这个图片加载功能抽象到接口中，不同的图片加载器类实现这个接口中的加载图片的接口即可，这样一来，所有的图片加载实现类都拥有了加载相关图片的功能。这个时候想要创建出来不同的图片加载器实例，一般使用 new 进行创建，但是这样一来，程序之间的耦合度就变高了，所以可以考虑工厂模式，简单工厂模式下面，在新添加功能的时候，会违反开闭原则，所以选择使用工厂方法的模式，给每个类都创建一个工厂类，一个工厂类实现一种实例，得到了解耦合的作用，同时保证了开闭原则；

首先完成加载器接口的设计，在这个接口中存在一个 Read() 方法，这个方法用来加载各种图片：

public interface Reader {
    void read();
}

接口只是定义了图片加载的功能，具体的实现类如下面所示：

实现 Reader 接口，实现了加载 gif 图片的功能：

public class GifReader implements Reader{
    @Override
    public void read() {
        System.out.println("加载 Gif 图片");
    }
}

实现 Reader 接口，实现了加载 jpg 图片的功能：

public class JpgReader implements Reader{
    @Override
    public void read() {
        System.out.println("加载 jpg 图片");
    }
}

实现 Reader 接口，实现了加载 png 图片的功能：

public class PngReader implements Reader{
    @Override
    public void read() {
        System.out.println("加载 png 图片");
    }
}

至此，需要实现的功能接口以及实现功能接口的相关类已经创建出来的，但是此时使用不同的图片加载器类创建对象使得，程序之间的耦合度是比较高的，此时使用工厂模式的工厂方法模式，给每一个类创建一个工厂，也就是一个工厂只是创建特定的类的实例；

首先创建工厂接口，所有类对应的自己的工厂（工厂就是各个工厂类）都实现这个 getReader() 方法；

public interface ReaderFactory {
    Reader getReader();
}

给每一个图片加载类都创建出来一个对应的工厂，这个工厂用来生产图片加载器类的实例：
GifReaderFactory 的实现：

public class GifReaderFactory implements ReaderFactory{
    @Override
    public Reader getReader() {
        return new GifReader();
    }
}

JpgReaderFactory 的实现：

public class JpgReaderFactory implements ReaderFactory{
    @Override
    public Reader getReader() {
        return new JpgReader();
    }
}

PngReaderFactory 的实现：

public class PngReaderFactory implements ReaderFactory{
    @Override
    public Reader getReader() {
        return new PngReader();
    }
}

用于生产各个图片加载器的工厂都创建好之后，可以不使用 new 关键就可以创建出来相关的图片加载器对象了，具体的使用方法如下所示，也就是测试代码：

public class TestFactoryMethodModel {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         *  代码的执行逻辑：
         *      1、使用工厂方法模式下不同的工厂创建出来一个工厂对象
         *      2、使用工厂对象生产出来一个用来加载特定图片的加载图片类的实例
         *      3、加载图片类的实例创建创建出来了，调用 read() 方法，加载图片
         *      
         *      想要获得图片加载器对象，前提是得到工厂类对象，用工厂类对象调用方法得到图片加载器对象；
         *      工厂方法模式重点是，创建不同图片加载器对象，加载图片的对象创建出来之后，调用相关的方法执行加载图片即可；
         */
        ReaderFactory jpgReaderFactory = new JpgReaderFactory();
        Reader jpgReader = jpgReaderFactory.getReader();
        jpgReader.read();

        ReaderFactory pngReaderFactory = new PngReaderFactory();
        Reader pngReader = pngReaderFactory.getReader();
        pngReader.read();

        ReaderFactory factory = new GifReaderFactory();
        Reader reader = factory.getReader();
        reader.read();
    }
}

执行结果：

加载 jpg 图片
加载 png 图片
加载 Gif 图片

上面测试代码可能看不出来工厂方法的强大之处：请看下面的测试代码：

// 使用到多态，ReaderFactory factory = new GifReaderFactory(); 这一句diamante 中的 new 关键词后面的 GifReaderFactory 修改成为 JpgReaderFactory 或者 PngReaderFactory 的时候，创建出来的就是jpg 或者 png 的图片加载器
// 想要得到其他的图片加载器，相关的图片加载器实现 Reader 接口，对应的图片加载器类工厂实现 ReaderFactory 接口 ，在测试中，只是需要修改 new 关键字后面的这个类即可，其他的代码都是不需要改动的，符合开闭原则，是一种比较好的设计
public class TestFactoryMethodModel {
    public static void main(String[] args) {
        ReaderFactory factory = new GifReaderFactory();
        Reader reader = factory.getReader();
        reader.read();
    }
}

简单工厂模式与工厂方法模式对比

简单工厂模式是所有的实现类共同使用一个工厂类，但是如果想要增加新的功能的时候，需要修改工厂类的代码，是不符合开闭原则的，也就是不符合开放扩展，关闭修改的；每次添加新功能的时候，就修改一次工厂类的代码的的设计是十分糟糕的；

工厂方法模式相对来说，写的代码多了一些，也就是所谓的每一个实现类都拥有自己的工厂，虽然代码量增加了，但是在增加了新的功能的时候，不需要修改原来的代码，可以扩展使用，较好的符合开闭原则；

小结

本文重点介绍了工厂方法模式，介绍了工厂方法模式的额使用背景，以及具体的代码实现，比较了简单工厂模式以及工厂方法模式之间的区别；需要注意的是，无论是简单工厂模式还是工厂方法模式，都是为了程序之间解耦合使用的，使得程序的维护成本降低；