引言
前一篇文章總結了Builder建造者模式，在面對構造復雜對象的時候尤其是需要統一管理裝配流程的時候，不失為一種良好的選擇，但絕不會是唯一的選擇，很多時候都應該結合實際的業務來選擇對應的模式和結構，這篇文章講述的就是另一種創建型設計模式——工廠方法模式Factory Method。
一、工廠模式概述
工廠模式主要是為創建對象提供過渡接口，以便將創建對象的具體過程屏蔽隔離起來，達到提高靈活性的目的。工廠模式專門負責將大量有共同接口的類實例化，工廠模式可以動態決定將哪一個類實例化，不必事先知道每次要實例化哪一個類。 工廠模式有三種形態：Simple Factory簡單工廠模式、Factory Method工廠方法模式、Abstract Factory抽象工廠模式，前兩者是類的創建模式，后者是對象的創建模式，這三種模式從上到下逐步抽象，并且更具一般性。（GOF在《設計模式》一書中將工廠模式分為兩類：工廠方法模式與抽象工廠模式，將簡單工廠模式（Simple Factory）看為工廠方法模式的一種特例，兩者歸為一類。）
二、簡單工廠模式
簡單工廠（又被稱為靜態工廠）模式是最簡單的工廠模式主要用于生產同一等級結構中的任意產品或者方案，但對于增加新的產品，就要修改原工廠類，符合單一職責原則，不符合開放-封閉原則。簡單工廠模式是由一個工廠類根據傳入的參量決定創建出哪一種產品類的實例，涉及工廠角色(Factory )、抽象產品(Product)角色及具體產品(Concrete Product)角色等三個角色。
以生產產品A、B、C為例，使用簡單工廠模式實現：
1、抽象同一等級系列的產品共性，定義接口創建Product角色
package factory;
//也可以定義為抽象類。
public interface IProduct {
void setLevel(String level);
}
2、實現接口創建具體的產品實體類
package factory;
public class ProductA implements IProduct {
public void setLevel(String level) {
...
}
}
package factory;
public class ProductB implements IProduct {
public void setLevel(String level) {
...
}
}
package factory;
public class ProductC implements IProduct {
public void setLevel(String level) {
...
}
}
3、定義工廠角色，承擔生產產品的角色
public class Factory {
private static final String TYPE_A="a";
private static final String TYPE_B="b";
private static final String TYPE_C="c";
public static IProduct create(String type){
IProduct product=null;
if(TYPE_A.equals(type)){
product=new ProductA();
}else if(TYPE_B.equals(type)){
product=new ProductB();
}else if(TYPE_C.equals(type)){
product=new ProductC();
}
return product;
}
}
測試
public class FactoryMain {
public static void main(String[] args) {
IProduct productA=Factory.create("a");//通過工廠創建產品A
IProduct productB=Factory.create("b");//通過工作創建產品B
}
}
使用簡單工廠模式的時候，一般可以把工廠類當做是一個工具類，所以可以把方法設置為靜態方法，工廠類本身構造方法可以設置為私有的防止不必要的調用，因此簡單工廠模式又被叫為靜態工廠。
三、工廠方法模式
工廠方法模式也是定義一個用于創建對象的接口，讓子類決定實例化哪一個類且使一個類的實例化延遲到其子類，其實工廠方法模式是簡單工廠模式的進一步抽象和推廣，其基本思想是定義一個創建產品對象的工廠接口，將實際創建工作推遲到子類中。
還是以創建一產品系下的低等、中等、高等產品為例。
1、抽象同一等級系列的產品共性，定義接口創建IProduct角色
package factory;
//也可以定義為抽象類。
public interface IProduct {
...
}
2、實現接口創建具體的產品實體類
package factory;
public class ProductLow implements IProduct {
...
}
public class ProductMid implements IProduct {
...
}
3、定義抽象工廠和具體的工廠并繼承抽象工廠承擔實際生產產品的角色
//抽象工廠
public abstract class AbstractFactory{
public abstract IProduct manufacture();
}
public class FactoryLow extends AbstractFactory{
public IProduct manufacture(){
return new ProductLow();
}
}
public class FactoryMid extends AbstractFactory{
public IProduct manufacture(){
return new ProductMid();
}
}
測試
public class Main {
public static void main(String[] args) {
AbstractFact factory=new FactoryLow();
factory.manufacture();//創建低等次的產品
factory=new FactoryMid();
factory.manufacture();//創建中等次的產品
}
}
看到這不難看出，工廠方法模式和簡單工廠的區別：工廠方法模式只是把簡單工廠中的工廠實體類化為兩層：抽象工廠類和實際產品的工廠實體類，更利于擴展。
四、抽象工廠模式
通常情況下，簡單工廠、工廠方法模式都是單產品系的，而抽象工廠是多產品多系列的，但是從本質上來說工廠方法模式和抽象工廠模式的基本思想是一致的，不同之處在于由于抽象工廠模式是多產品系的所以Product角色會有多個，同樣的AbstractFactory角色和對應的實體工廠也會有多個。
比如說需要生產兩類產品家轎ICar和ISUV，其中兩類產品下又分為中等和高等車，那么使用抽象工廠模式來實現是最合適不過的了，主要步驟都一致，第一步肯定是定義兩類產品的Product角色，并且實現各自的中等、高等產品實體類（具體代碼和工廠方法模式差不多），
1、再定義整體的抽象工廠類
有N個產品族，在抽象工廠類中就應該有N個創建方法。
//抽象工廠，
public abstract class AbstractFactory{
public abstract ICar manufacture();//生產ICar
public abstract ISUV manufacture();//生產ISUV
}
2、再實現各自產品系列對應的實體工廠類
有M個產品等級就應該有M個實現工廠類，在每個實現工廠中，實現不同產品族
的生產任務。
//中等工廠
public class FactoryMid extends AbstractFactory{
public ICar manufacture(){
return new MidCar();//生產中等Car
}
public ISUV manufacture(){
return new MidSUV();//生產中等SUV
}
}
...
五、結合泛型和反射實現自動選擇工廠
public abstract class Product {
//產品類的公共方法
public void method1(){
//業務邏輯處理
}
//抽象方法
public abstract void method2();
}
public abstract class Creator {
/*
* 創建一個產品對象，其輸入參數類型可以自行設置
* 通常為String、Enum、Class等，當然也可以為空
*/
public abstract <T extends Product> T createProduct(Class<T> c);
}
public class ConcreteCreator extends Creator {
public <T extends Product> T createProduct(Class<T> c){
Product product=null;
try {
product = (Product)Class.forName(c.getName()).newInstance();
} catch (Exception e) {
//異常處理
}
return (T)product;
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Creator creator = new ConcreteCreator();
Product product = creator.createProduct(ConcreteProduct1.class);//生成ConcreteProduct1對象
}
}
六、工廠模式三種形態的對比
七、活用工廠模式實現的單例模式和延遲加載初始化
單例模式的核心要求就是在內存中只有一個對象，那么通過工廠模式也只要在內存中生產一個對象即可。
定義一個單例類
public class Singleton {
//構造方法私有不允許通過new產生一個對象
private Singleton(){
}
}
工廠通過反射方式創建對象
public class SingletonFactory {
private static Singleton singleton;
static{
try {
Class cl= Class.forName(Singleton.class.getName());
//獲得無參構造
Constructor constructor=cl.getDeclaredConstructor();
//設置無參構造是可訪問的
constructor.setAccessible(true);
//產生一個實例對象
singleton = (Singleton)constructor.newInstance();
} catch (Exception e) {
}
}
public static Singleton getSingleton(){
return singleton;
}
}
2、延遲加載初始化
通過工廠方法模式創建了一個單例對象，該框架可以繼續擴展，在一個項目中可以
產生一個單例構造器，所有需要產生單例的類都遵循一定的規則（比如構造方法是private），然
后通過擴展該框架，只要輸入一個類型就可以獲得唯一的一個實例?；谛阅芸紤]，我們還可以考慮延遲初始化（Lazy initialization），即一個對象被消費完畢后，并不立刻釋放，工廠類
保持其初始狀態，等待再次被使用。同時延遲初始化也是工廠方法模式的一個擴展應用，其通用類UML類圖如下
ProductFactory負責產品類對象的創建工作，并且通過prMap變量產生一個緩存，對需要
再次被重用的對象保留，通過定義一個Map容器，容納所有產生的對象，如果在Map容器中已經有的對象，則直接取出返回；如果沒有，則根據需要的類型產生一個對象并放入到Map容器中，以方便下次調用。
//Product和ConcreteProduct代碼略，和普通工廠模式一致，Product定義產品共性，ConcreteProduct實現具體產品細節
public class ProductFactory {
private static final Map<String,Product> prMap = new HashMap();
public static synchronized Product createProduct(String type) throws Exception{
Product product =null;
//如果Map中已經有這個對象
if(prMap.containsKey(type)){
product = prMap.get(type);
}else{
if(type.equals("Product1")){
product = new ConcreteProduct1();
}else{
product = new ConcreteProduct2();
}
//同時把對象放到緩存容器中
prMap.put(type,product);
}
return product;
}
}
小結
雖然結構上建造者模式和工廠方法模式都用于創建復雜對象，但兩者的專注點不同，建造者模式最主要的功能是基本方法的調用順序安排，通俗地說就是零件的裝配，順序不同產生的對象也不同；而工廠方法則重點是創建，創建零件是它的主要職責，組裝順序則不是它關心的。關注的是零件類型和裝配順序，不過設計模式在任何時候也不能生搬硬套，實際開發中常常只是借鑒他的思想靈活和結合各種模式，才是編程之道。
