前言
在软件工程领域，设计模式是解决常见问题的经典方案。本文将深入探讨两种创建型模式：工厂方法模式和抽象工厂模式，通过理论解析与实战代码示例，帮助开发者掌握这两种模式的精髓。
一、工厂方法模式（Factory Method Pattern）
1.1 模式思想
工厂方法模式的核心在于将对象的创建延迟到子类，通过定义创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类。这种模式完美体现了依赖倒置原则。
1.2 模式结构
- Product：抽象产品接口
- ConcreteProduct：具体产品实现
- Creator：抽象创建者
- ConcreteCreator：具体创建者
1.3 代码示例
// 抽象产品
interface Logger {
void log(String message);
}
// 具体产品
class FileLogger implements Logger {
@Override
public void log(String message) {
System.out.println("文件日志: " + message);
}
}
class DatabaseLogger implements Logger {
@Override
public void log(String message) {
System.out.println("数据库日志: " + message);
}
}
// 抽象工厂
interface LoggerFactory {
Logger createLogger();
}
// 具体工厂
class FileLoggerFactory implements LoggerFactory {
@Override
public Logger createLogger() {
return new FileLogger();
}
}
class DatabaseLoggerFactory implements LoggerFactory {
@Override
public Logger createLogger() {
return new DatabaseLogger();
}
}
// 使用示例
public class Client {
public static void main(String[] args) {
LoggerFactory factory = new DatabaseLoggerFactory();
Logger logger = factory.createLogger();
logger.log("用户登录成功");
}
}
1.4 适用场景
- 需要灵活扩展产品类型
- 创建过程需要封装处理逻辑
- 需要解耦客户端与具体产品类
二、抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）
2.1 模式思想
抽象工厂模式通过创建相关对象族来提升系统的扩展性，强调产品系列的概念。它比工厂方法模式更高层次的抽象。
2.2 模式结构
- AbstractFactory：抽象工厂接口
- ConcreteFactory：具体工厂实现
- AbstractProduct：抽象产品接口
- ConcreteProduct：具体产品实现
2.3 代码示例
// 数据库连接抽象产品
interface Connection {
void connect();
}
// 数据库命令抽象产品
interface Command {
void execute();
}
// MySQL具体产品
class MySQLConnection implements Connection {
@Override
public void connect() {
System.out.println("MySQL连接建立");
}
}
class MySQLCommand implements Command {
@Override
public void execute() {
System.out.println("执行MySQL命令");
}
}
// Oracle具体产品
class OracleConnection implements Connection {
@Override
public void connect() {
System.out.println("Oracle连接建立");
}
}
class OracleCommand implements Command {
@Override
public void execute() {
System.out.println("执行Oracle命令");
}
}
// 抽象工厂
interface DatabaseFactory {
Connection createConnection();
Command createCommand();
}
// 具体工厂
class MySQLFactory implements DatabaseFactory {
@Override
public Connection createConnection() {
return new MySQLConnection();
}
@Override
public Command createCommand() {
return new MySQLCommand();
}
}
class OracleFactory implements DatabaseFactory {
@Override
public Connection createConnection() {
return new OracleConnection();
}
@Override
public Command createCommand() {
return new OracleCommand();
}
}
// 使用示例
public class Client {
public static void main(String[] args) {
DatabaseFactory factory = new OracleFactory();
Connection conn = factory.createConnection();
Command cmd = factory.createCommand();
conn.connect();
cmd.execute();
}
}
2.4 适用场景
- 需要创建多个相关对象组成的系列
- 系统需要支持不同产品族的切换
- 产品对象之间存在约束关系
三、核心差异对比
| 维度 | 工厂方法模式 | 抽象工厂模式 |
|---|---|---|
| 抽象层次 | 单个产品创建 | 产品族创建 |
| 扩展方向 | 垂直扩展（新增产品类型） | 水平扩展（新增产品族） |
| 实现方式 | 继承 | 组合 |
| 系统复杂度 | 简单 | 复杂 |
| 典型应用场景 | 日志记录器、支付方式 | 跨平台UI组件、数据库访问 |
四、模式选择指南
选择工厂方法模式当：
- 需要解耦客户端与具体产品类
- 系统需要支持多种同类产品的创建
- 产品类型相对单一
选择抽象工厂模式当：
- 需要创建多个相互关联的产品
- 需要保证产品之间的兼容性
- 系统需要支持不同产品族的切换
五、最佳实践建议
- 优先使用工厂方法：当产品结构简单时，避免过度设计
- 注意开闭原则：通过扩展而非修改来增加新产品
- 使用依赖注入：结合Spring等框架实现更灵活的工厂管理
- 文档化产品族：明确各产品之间的约束关系
- 性能考量：复杂工厂实现需要考虑对象池等优化手段
结语
掌握工厂模式是成为架构师的重要阶梯。工厂方法模式像专业工匠，专注单一产品的精雕细琢；抽象工厂模式如生产总监，统筹协调整个产品家族。理解它们的差异，才能在系统设计中做出最合适的选择。