Java设计模式编程之工厂方法模式的使用

定义：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类，工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。
类型：创建类模式
类图：

工厂方法模式代码

interface IProduct {
  public void productMethod();
} 

class Product implements IProduct {
  public void productMethod() {
    System.out.println("产品");
  }
} 

interface IFactory {
  public IProduct createProduct();
} 

class Factory implements IFactory {
  public IProduct createProduct() {
    return new Product();
  }
} 

public class Client {
  public static void main(String[] args) {
    IFactory factory = new Factory();
    IProduct prodect = factory.createProduct();
    prodect.productMethod();
  }
}

工厂模式：
        首先需要说一下工厂模式。工厂模式根据抽象程度的不同分为三种：简单工厂模式（也叫静态工厂模式）、本文所讲述的工厂方法模式、以及抽象工厂模式。工厂模式是编程中经常用到的一种模式。它的主要优点有：
可以使代码结构清晰，有效地封装变化。在编程中，产品类的实例化有时候是比较复杂和多变的，通过工厂模式，将产品的实例化封装起来，使得调用者根本无需关心产品的实例化过程，只需依赖工厂即可得到自己想要的产品。
对调用者屏蔽具体的产品类。如果使用工厂模式，调用者只关心产品的接口就可以了，至于具体的实现，调用者根本无需关心。即使变更了具体的实现，对调用者来说没有任何影响。
降低耦合度。产品类的实例化通常来说是很复杂的，它需要依赖很多的类，而这些类对于调用者来说根本无需知道，如果使用了工厂方法，我们需要做的仅仅是实例化好产品类，然后交给调用者使用。对调用者来说，产品所依赖的类都是透明的。
 
工厂方法模式：
       通过工厂方法模式的类图可以看到，工厂方法模式有四个要素：
工厂接口。工厂接口是工厂方法模式的核心，与调用者直接交互用来提供产品。在实际编程中，有时候也会使用一个抽象类来作为与调用者交互的接口，其本质上是一样的。
工厂实现。在编程中，工厂实现决定如何实例化产品，是实现扩展的途径，需要有多少种产品，就需要有多少个具体的工厂实现。
产品接口。产品接口的主要目的是定义产品的规范，所有的产品实现都必须遵循产品接口定义的规范。产品接口是调用者最为关心的，产品接口定义的优劣直接决定了调用者代码的稳定性。同样，产品接口也可以用抽象类来代替，但要注意最好不要违反里氏替换原则。
产品实现。实现产品接口的具体类，决定了产品在客户端中的具体行为。

工厂方法模式的优点：

1. 良好的封装性，降低模块间的耦合；
    2. 面向产品接口，屏蔽产品类。
    3. 典型的解耦框架。高层模块只需要知道产品的抽象类。
    4. 符合迪米特法则、依赖倒置原则、里氏替换原则。
 
适用场景：
        不管是简单工厂模式，工厂方法模式还是抽象工厂模式，他们具有类似的特性，所以他们的适用场景也是类似的。
        首先，作为一种创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象，特别是只需要通过new就可以完成创建的对象，无需使用工厂模式。如果使用工厂模式，就需要引入一个工厂类，会增加系统的复杂度。
       其次，工厂模式是一种典型的解耦模式，迪米特法则在工厂模式中表现的尤为明显。假如调用者自己组装产品需要增加依赖关系时，可以考虑使用工厂模式。将会大大降低对象之间的耦合度。
       再次，由于工厂模式是依靠抽象架构的，它把实例化产品的任务交由实现类完成，扩展性比较好。也就是说，当需要系统有比较好的扩展性时，可以考虑工厂模式，不同的产品用不同的实现工厂来组装。
     
典型应用
       要说明工厂模式的优点，可能没有比组装汽车更合适的例子了。场景是这样的：汽车由发动机、轮、底盘组成，现在需要组装一辆车交给调用者。假如不使用工厂模式，代码如下：

class Engine {
  public void getStyle(){
    System.out.println("这是汽车的发动机");
  }
}
class Underpan {
  public void getStyle(){
    System.out.println("这是汽车的底盘");
  }
}
class Wheel {
  public void getStyle(){
    System.out.println("这是汽车的轮胎");
  }
}
public class Client {
  public static void main(String[] args) {
    Engine engine = new Engine();
    Underpan underpan = new Underpan();
    Wheel wheel = new Wheel();
    ICar car = new Car(underpan, wheel, engine);
    car.show();
  }
}

可以看到，调用者为了组装汽车还需要另外实例化发动机、底盘和轮胎，而这些汽车的组件是与调用者无关的，严重违反了迪米特法则，耦合度太高。并且非常不利于扩展。另外，本例中发动机、底盘和轮胎还是比较具体的，在实际应用中，可能这些产品的组件也都是抽象的，调用者根本不知道怎样组装产品。假如使用工厂方法的话，整个架构就显得清晰了许多。

interface IFactory {
  public ICar createCar();
}
class Factory implements IFactory {
  public ICar createCar() {
    Engine engine = new Engine();
    Underpan underpan = new Underpan();
    Wheel wheel = new Wheel();
    ICar car = new Car(underpan, wheel, engine);
    return car;
  }
}
public class Client {
  public static void main(String[] args) {
    IFactory factory = new Factory();
    ICar car = factory.createCar();
    car.show();
  }
}

使用工厂方法后，调用端的耦合度大大降低了。并且对于工厂来说，是可以扩展的，以后如果想组装其他的汽车，只需要再增加一个工厂类的实现就可以。无论是灵活性还是稳定性都得到了极大的提高。

PS：工厂方法模式与简单工厂模式

前文提到的简单工厂模式跟工厂方法模式极为相似，工厂方法类的核心是一个抽象工厂类，而简单工厂模式把核心放在一个具体类上。工厂方法模式与简单工厂模式再结构上的不同不是很明显。　　

1. 工厂方法模式之所以有一个别名叫多态性工厂模式是因为具体工厂类都有共同的接口，或者有共同的抽象父类。
2. 　　当系统扩展需要添加新的产品对象时，仅仅需要添加一个具体对象以及一个具体工厂对象，原有工厂对象不需要进行任何修改，也不需要修改客户端，很好的符合了"开放－封闭"原则。而简单工厂模式在添加新产品对象后不得不修改工厂方法，扩展性不好。
3. 　　工厂方法模式退化后可以演变成简单工厂模式。