Factory

工厂方法 Factory

也被称为

• 简单工厂
• 静态工厂方法

含义

在工厂类中提供一个封装的静态工厂方法，用于隐藏对象初始化细节，使客户端代码可以专注于使用，而不用关心类的初始化过程。

解释

现实例子

假设我们有一个需要连接到 SQL Server 的 Web 应用，但现在我们需要切换到连接 Oracle。为了不修改现有代码的情况下做到这一点， 我们需要实现简单工厂模式。在这种模式下，可以通过调用一个静态方法来创建与给定数据库的连接。

维基百科

工厂类是一个用于创建其他对象的对象 -- 从形式上看，工厂方法是一个用于返回不同原型或类型的函数或方法。

编程示例

这是一个炼金师制造硬币的例子. CoinFactory 是一个工厂类并且提供了一个静态方法来创建不同的硬币.

我们有一个 Coin 硬币接口，以及实现类 GoldCoin 金币, CopperCoin 铜币。

/**
 * 硬币接口
 */
public interface Coin {

    String getDescription();

}

/**
 * 铜币实现.
 */
public class CopperCoin implements Coin {

    static final String DESCRIPTION = "这是一枚铜币.";

    @Override
    public String getDescription() {
        return DESCRIPTION;
    }
}

/**
 * 金币实现.
 */
public class GoldCoin implements Coin {

    static final String DESCRIPTION = "这是一枚金币.";

    @Override
    public String getDescription() {
        return DESCRIPTION;
    }
}

以下的枚举用于表示支持的 Coin 硬币 多个类型

/**
 * 不同的硬币类型枚举.
 */
@RequiredArgsConstructor
@Getter
public enum CoinType {

    COPPER(CopperCoin::new),
    GOLD(GoldCoin::new);

    /**
     * @FunctionalInterface 函数式接口变量,方便构造硬币对象
     */
    private final Supplier<Coin> constructor;
}

接着我们实现了一个静态方法 getCoin 用于封装工厂类 CoinFactory 创建 Coin 具体对象实例的细节。

/**
 * 硬币工厂
 */
public class CoinFactory {

    /**
     * 工厂方法通过 [硬币类型] 参数返回适当的硬币对象.
     */
    public static Coin getCoin(CoinType type) {
        return type.getConstructor().get();
    }
}

现在我们可以在客户端代码中通过工厂类创建不同类型的 Car 对象实例。

LOGGER.info("炼金师开始工作.");
Coin coin1 = CoinFactory.getCoin(CoinType.COPPER);
Coin coin2 = CoinFactory.getCoin(CoinType.GOLD);
LOGGER.info(coin1.getDescription());
LOGGER.info(coin2.getDescription());

程序输出：

炼金师开始工作.
这是一枚铜币.
这是一枚金币.

类图

时序图

实现方式

• 所有产品子类都基于相同的一个接口基类来实现，该接口声明的方法对所有产品子类来说都有意义。
• 在创建类中添加一个空的工厂方法，该方法的返回类型必须遵循通用的产品接口。
• 在创建类的创建方法中来创建产品，可以通过入参控制返回的产品类型。
• 如果应用中的产品类型太多， 那么为每个产品创建子类并无太大必要，这时你也可以在子类中复用基类中的控制参数。例如： 通过传递给飞机 类传入一些参数比如：运输、战斗来返回相同的对象，但是就是一个运输机、战斗机。。。

适用场景

• 当你在编写代码的过程中，如果无法预知对象确切类别（可能会有未知产品添加）及其依赖关系时，可使用工厂方法。
• 如果你希望用户能扩展你软件库或框架的内部组件，可使用工厂方法。
• 如果你希望复用现有对象来节省系统资源，而不是每次都重新创建对象，可使用工厂方法。

优点

• 可以避免创建者和具体产品之间的紧密耦合。
• 单一职责原则：可以将产品创建代码放在程序的单一位置， 从而使得代码更容易维护。
• 开闭原则：无需更改现有客户端代码， 就可以在程序中引入新的产品类型。

缺点

• 应用工厂方法模式需要引入许多新的子类， 代码可能会因此变得更复杂。 最好的情况是将该模式引入创建者类的现有层次结构中。

与其他模式的关系

• 在许多设计工作的初期都会使用工厂方法模式 （较为简单， 而且可以更方便地通过子类进行定制）， 随后演化为使用抽象工厂模式、 原型模式或建造者模式 （更灵活但更加复杂）。
• 抽象工厂模式通常基于一组工厂方法， 但你也可以使用原型模式来生成这些类的方法。
• 你可以同时使用工厂方法和迭代器模式来让子类集合返回不同类型的迭代器， 并使得迭代器与集合相匹配。
• 原型模式并不基于继承， 因此没有继承的缺点。 另一方面， 原型需要对被复制对象进行复杂的初始化。 工厂方法基于继承， 但是它不需要初始化步骤。
• 工厂方法是模板方法模式的一种特殊形式。 同时， 工厂方法可以作为一个大型模板方法中的一个步骤。

现实案例

• org.springframework.beans.factory.BeanFactory#getBean()
• java.util.Calendar#getInstance()
• java.util.ResourceBundle#getBundle()
• java.text.NumberFormat#getInstance()
• java.nio.charset.Charset#forName()
• java.net.URLStreamHandlerFactory#createURLStreamHandler(String) (Returns different singleton objects, depending on a protocol)
• java.util.EnumSet#of()
• javax.xml.bind.JAXBContext#createMarshaller() and other similar methods.

相关模式

• Factory Method
• Factory Kit
• Abstract Factory