工厂方法模式
工厂方法模式 (Factory Method Pattern)
定义： 工厂方法模式定义了一个创建对象的接口（工厂方法），但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法让类的实例化推迟到子类。
核心思想： 不再由一个“全能”的工厂类来创建所有的产品（像简单工厂那样），而是将创建具体产品的责任下放到各个子工厂（具体创建者）中。每个子工厂只负责创建一种特定的产品。
参与者 (Participants)：
Product (抽象产品)：
定义了工厂方法所创建的对象的接口。
在 Java 中通常是一个接口或抽象类。
ConcreteProduct (具体产品)：
实现了 Product 接口。
是工厂方法创建的目标。
Creator (抽象创建者 / 抽象工厂)：
声明了工厂方法 factoryMethod()，该方法返回一个 Product 类型的对象。
Creator 也可以定义一个默认的工厂方法实现，返回一个默认的 ConcreteProduct 对象。
通常是一个抽象类，也可以是接口。如果它是抽象类，可以包含一些依赖于 Product 对象的业务逻辑，这些逻辑会调用抽象的 factoryMethod()。
ConcreteCreator (具体创建者 / 具体工厂)：
实现了 Creator 接口或继承了 Creator 抽象类。
重写（或实现）工厂方法 factoryMethod() 以返回一个具体的 ConcreteProduct 实例。
类图 (UML):
classDiagram
class Product {
<<Interface>>
+operation()
}
class ConcreteProductA {
+operation()
}
class ConcreteProductB {
+operation()
}
Product <|.. ConcreteProductA
Product <|.. ConcreteProductB
class Creator {
<<Abstract>>
+factoryMethod(): Product
+someOperation()
}
class ConcreteCreatorA {
+factoryMethod(): Product
}
class ConcreteCreatorB {
+factoryMethod(): Product
}
Creator <|-- ConcreteCreatorA
Creator <|-- ConcreteCreatorB
ConcreteCreatorA ..> ConcreteProductA : creates
ConcreteCreatorB ..> ConcreteProductB : creates
Client --> Creator
Client --> Product
Creator 的 someOperation() 方法通常会调用 factoryMethod() 来获取一个 Product 对象，然后对这个对象执行操作。
优点：
良好的开闭原则 (Open/Closed Principle)： 当需要增加新的产品时，只需要增加一个新的具体产品类和一个对应的具体工厂类，而不需要修改原有的工厂类和产品类代码。
解耦： 将对象的创建和使用分离。客户端只需要知道抽象工厂和抽象产品，而不需要知道具体是哪个工厂创建了哪个具体产品。
灵活性高： 子类可以覆盖工厂方法来改变创建的产品类型。每个具体工厂只负责创建一种具体产品，职责单一。
封装性好： 将创建产品的代码封装在具体工厂的工厂方法中，客户端不需要关心创建细节。
缺点：
增加类的数量： 每增加一个产品，就需要增加一个具体产品类和一个相应的具体工厂类，这使得系统中的类数量成倍增加，增加了系统的复杂度。
适用场景：
当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候。
当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候。
当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并且你希望将哪一个帮助子类是代理者这一信息局部化的时候。
Java 代码示例：
假设我们要创建一个日志记录器系统，可以记录到文件或控制台。
1. Product (抽象产品) - Logger 接口
// Logger.java
public interface Logger {
void log(String message);
}
2. ConcreteProduct (具体产品) - FileLogger 和 ConsoleLogger
// FileLogger.java
public class FileLogger implements Logger {
@Override
public void log(String message) {
System.out.println("Logging to File: " + message);
// 实际的文件写入逻辑会更复杂
}
}
// ConsoleLogger.java
public class ConsoleLogger implements Logger {
@Override
public void log(String message) {
System.out.println("Logging to Console: " + message);
}
}
3. Creator (抽象创建者 / 抽象工厂) - LoggerFactory 抽象类
// LoggerFactory.java
public abstract class LoggerFactory {
// 这是核心的工厂方法
public abstract Logger createLogger();
// 也可以定义一些通用的操作，这些操作会使用工厂方法创建的产品
public void writeLog(String message) {
Logger logger = createLogger(); // 使用工厂方法创建产品
logger.log(message);
}
}
4. ConcreteCreator (具体创建者 / 具体工厂) - FileLoggerFactory 和 ConsoleLoggerFactory
// FileLoggerFactory.java
public class FileLoggerFactory extends LoggerFactory {
@Override
public Logger createLogger() {
// 返回具体的产品：FileLogger
System.out.println("FileLoggerFactory: Creating FileLogger.");
return new FileLogger();
}
}
// ConsoleLoggerFactory.java
public class ConsoleLoggerFactory extends LoggerFactory {
@Override
public Logger createLogger() {
// 返回具体的产品：ConsoleLogger
System.out.println("ConsoleLoggerFactory: Creating ConsoleLogger.");
return new ConsoleLogger();
}
}
5. Client (客户端) - 使用工厂方法
// Client.java (or Main class)
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// 需要文件日志记录器
LoggerFactory fileFactory = new FileLoggerFactory();
Logger fileLogger = fileFactory.createLogger(); // 直接调用工厂方法获取产品
fileLogger.log("This is a message for the file logger.");
// 或者通过抽象工厂的通用方法
fileFactory.writeLog("Another message for the file logger via writeLog method.");
System.out.println("------------------------------------");
// 需要控制台日志记录器
LoggerFactory consoleFactory = new ConsoleLoggerFactory();
Logger consoleLogger = consoleFactory.createLogger();
consoleLogger.log("This is a message for the console logger.");
consoleFactory.writeLog("Another message for the console logger via writeLog method.");
// 演示开闭原则：如果将来需要 DatabaseLogger
// 1. 创建 DatabaseLogger implements Logger
// 2. 创建 DatabaseLoggerFactory extends LoggerFactory (重写 createLogger 返回 DatabaseLogger)
// 客户端代码可以这样使用，而不需要修改 LoggerFactory 或已有的工厂和产品：
// LoggerFactory dbFactory = new DatabaseLoggerFactory();
// dbFactory.writeLog("This message goes to the database.");
}
}
输出：
FileLoggerFactory: Creating FileLogger. Logging to File: This is a message for the file logger. FileLoggerFactory: Creating FileLogger. Logging to File: Another message for the file logger via writeLog method. ------------------------------------ ConsoleLoggerFactory: Creating ConsoleLogger. Logging to Console: This is a message for the console logger. ConsoleLoggerFactory: Creating ConsoleLogger. Logging to Console: Another message for the console logger via writeLog method.
总结： 工厂方法模式通过引入抽象工厂和具体工厂，将对象的创建过程延迟到子类中进行。客户端代码仅依赖于抽象工厂和抽象产品，从而实现了创建过程的解耦和灵活性。当你希望系统能够轻松扩展新的产品类型时，工厂方法是一个很好的选择。