设计模式-创建型模式-工厂方法模式 - 一梦黄粱-某人的个人博客

设计模式是软件设计中常见问题的典型解决方案。它们就像能根据需求进行调整的预制蓝图，可用于解决代码中反复出现的设计问题。

参考阅读, 点击查看

概述

创建型模式提供创建对象的机制，增加已有代码的灵活性和可复用性。
创建型模式包括:

工厂方法模式-父类中提供一个创建对象的方法，允许子类决定实例化对象
抽象工厂模式-创建一系列相关的对象，而无需指定其具体类
生成器模式-使你能够分步骤创建复杂对象。该模式允许你使用相同的创建代码生成不同类型和形式的对象
原型模式-使你能够复制已有对象，而又无需使代码依赖它们所属的类
单例模式-能够保证一个类只有一个实例，并提供一个访问该实例的全局节点

工厂方法模式

工厂方法模式建议使用特殊的工厂方法代替对于对象构造函数的直接调用

调用工厂方法的代码（通常被称为客户端代码）无需了解不同子类返回实际对象之间的差别

结构

角色	名称	说明
产品	Product	对接口进行声明
具体产品	Concrete Product	产品接口的不同实现
创建者	Creator	声明返回产品对象的工厂方法
具体创建者	Concrete Creator	重写基础工厂方法

伪代码

// 创建者类声明的工厂方法必须返回一个产品类的对象。创建者的子类通常会提供
// 该方法的实现。
class Dialog is
    // 创建者还可提供一些工厂方法的默认实现。
    abstract method createButton():Button

    // 请注意，创建者的主要职责并非是创建产品。其中通常会包含一些核心业务
    // 逻辑，这些逻辑依赖于由工厂方法返回的产品对象。子类可通过重写工厂方
    // 法并使其返回不同类型的产品来间接修改业务逻辑。
    method render() is
        // 调用工厂方法创建一个产品对象。
        Button okButton = createButton()
        // 现在使用产品。
        okButton.onClick(closeDialog)
        okButton.render()


// 具体创建者将重写工厂方法以改变其所返回的产品类型。
class WindowsDialog extends Dialog is
    method createButton():Button is
        return new WindowsButton()

class WebDialog extends Dialog is
    method createButton():Button is
        return new HTMLButton()


// 产品接口中将声明所有具体产品都必须实现的操作。
interface Button is
    method render()
    method onClick(f)

// 具体产品需提供产品接口的各种实现。
class WindowsButton implements Button is
    method render(a, b) is
        // 根据 Windows 样式渲染按钮。
    method onClick(f) is
        // 绑定本地操作系统点击事件。

class HTMLButton implements Button is
    method render(a, b) is
        // 返回一个按钮的 HTML 表述。
    method onClick(f) is
        // 绑定网络浏览器的点击事件。


class Application is
    field dialog: Dialog

    // 程序根据当前配置或环境设定选择创建者的类型。
    method initialize() is
        config = readApplicationConfigFile()

        if (config.OS == "Windows") then
            dialog = new WindowsDialog()
        else if (config.OS == "Web") then
            dialog = new WebDialog()
        else
            throw new Exception("错误！未知的操作系统。")

    // 当前客户端代码会与具体创建者的实例进行交互，但是必须通过其基本接口
    // 进行。只要客户端通过基本接口与创建者进行交互，你就可将任何创建者子
    // 类传递给客户端。
    method main() is
        this.initialize()
        dialog.render()

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及其依赖关系时，可使用工厂方法。

工厂方法将创建产品的代码与实际使用产品的代码分离，从而能在不影响其他代码的情况下扩展产品创建部分代码。

例如，如果需要向应用中添加一种新产品，你只需要开发新的创建者子类，然后重写其工厂方法即可。

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。

继承可能是扩展软件库或框架默认行为的最简单方法。但是当你使用子类替代标准组件时，框架如何辨识出该子类？

解决方案是将各框架中构造组件的代码集中到单个工厂方法中，并在继承该组件之外允许任何人对该方法进行重写。

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。

在处理大型资源密集型对象（比如数据库连接、文件系统和网络资源）时，你会经常碰到这种资源需求。

实现方式

让所有产品都遵循同一接口。该接口必须声明对所有产品都有意义的方法。
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。
在创建者代码中找到对于产品构造函数的所有引用。将它们依次替换为对于工厂方法的调用，同时将创建产品的代码移入工厂方法。
现在，为工厂方法中的每种产品编写一个创建者子类，然后在子类中重写工厂方法，并将基本方法中的相关创建代码移动到工厂方法中。
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。
如果代码经过上述移动后，基础工厂方法中已经没有任何代码，你可以将其转变为抽象类。如果基础工厂方法中还有其他语句，你可以将其设置为该方法的默认行为。

优缺点

优点	缺点
你可以避免创建者和具体产品之间的紧密耦合。	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。
单一职责原则。你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，你就可以在程序中引入新的产品类型。

Java示例

Button.java: 通用产品接口

package refactoring_guru.factory_method.example.buttons;

/**
 * Common interface for all buttons.
 */
public interface Button {
    void render();
    void onClick();
}

HtmlButton.java: 具体产品

package refactoring_guru.factory_method.example.buttons;

/**
 * HTML button implementation.
 */
public class HtmlButton implements Button {

    public void render() {
        System.out.println("<button>Test Button</button>");
        onClick();
    }

    public void onClick() {
        System.out.println("Click! Button says - 'Hello World!'");
    }
}

WindowsButton.java: 另一个具体产品

package refactoring_guru.factory_method.example.buttons;

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;

/**
 * Windows button implementation.
 */
public class WindowsButton implements Button {
    JPanel panel = new JPanel();
    JFrame frame = new JFrame();
    JButton button;

    public void render() {
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        JLabel label = new JLabel("Hello World!");
        label.setOpaque(true);
        label.setBackground(new Color(235, 233, 126));
        label.setFont(new Font("Dialog", Font.BOLD, 44));
        label.setHorizontalAlignment(SwingConstants.CENTER);
        panel.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.CENTER));
        frame.getContentPane().add(panel);
        panel.add(label);
        onClick();
        panel.add(button);

        frame.setSize(320, 200);
        frame.setVisible(true);
        onClick();
    }

    public void onClick() {
        button = new JButton("Exit");
        button.addActionListener(new ActionListener() {
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                frame.setVisible(false);
                System.exit(0);
            }
        });
    }
}

Dialog.java: 基础创建者

package refactoring_guru.factory_method.example.factory;

import refactoring_guru.factory_method.example.buttons.Button;

/**
 * Base factory class. Note that "factory" is merely a role for the class. It
 * should have some core business logic which needs different products to be
 * created.
 */
public abstract class Dialog {

    public void renderWindow() {
        // ... other code ...

        Button okButton = createButton();
        okButton.render();
    }

    /**
     * Subclasses will override this method in order to create specific button
     * objects.
     */
    public abstract Button createButton();
}

HtmlDialog.java: 具体创建者

package refactoring_guru.factory_method.example.factory;

import refactoring_guru.factory_method.example.buttons.Button;
import refactoring_guru.factory_method.example.buttons.HtmlButton;

/**
 * HTML Dialog will produce HTML buttons.
 */
public class HtmlDialog extends Dialog {

    @Override
    public Button createButton() {
        return new HtmlButton();
    }
}

WindowsDialog.java: 另一个具体创建者

package refactoring_guru.factory_method.example.factory;

import refactoring_guru.factory_method.example.buttons.Button;
import refactoring_guru.factory_method.example.buttons.WindowsButton;

/**
 * Windows Dialog will produce Windows buttons.
 */
public class WindowsDialog extends Dialog {

    @Override
    public Button createButton() {
        return new WindowsButton();
    }
}

Demo.java: 客户端代码

package refactoring_guru.factory_method.example;

import refactoring_guru.factory_method.example.factory.Dialog;
import refactoring_guru.factory_method.example.factory.HtmlDialog;
import refactoring_guru.factory_method.example.factory.WindowsDialog;

/**
 * Demo class. Everything comes together here.
 */
public class Demo {
    private static Dialog dialog;

    public static void main(String[] args) {
        configure();
        runBusinessLogic();
    }

    /**
     * The concrete factory is usually chosen depending on configuration or
     * environment options.
     */
    static void configure() {
        if (System.getProperty("os.name").equals("Windows 10")) {
            dialog = new WindowsDialog();
        } else {
            dialog = new HtmlDialog();
        }
    }

    /**
     * All of the client code should work with factories and products through
     * abstract interfaces. This way it does not care which factory it works
     * with and what kind of product it returns.
     */
    static void runBusinessLogic() {
        dialog.renderWindow();
    }
}