Java设计模式（四）工厂方法模式

定义与类型

• 定义：定义一个创建对象的接口，但让实现这个接口的类来决定实例化哪个类，工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。
• 类型：创建型

适用场景

• 创建对象需要大量重复的代码
• 客户端(应用层)不依赖于产品类实例如何被创建、实现等细节
• 一个类通过其子类来指定创建哪个对象

优点

• 用户只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节
• 加入新产品符合开闭原则，提高可扩展性

缺点

• 类的个数容易过多，增加复杂度
• 增加了系统的抽象性和理解难度

Coding

工厂方法模式从一定意义上讲是从简单工厂模式衍生过来的，创建产品抽象类

public abstract class Video {
    public abstract void produce();
}

创建具体产品

public class JavaVideo extends Video {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("录制Java课程");
    }
}
public class PythonVideo extends Video {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("录制Python视频");
    }
}

创建产品工厂方法抽象类

public abstract class VideoFactory {
    public abstract Video getVideo();
}

创建产品工厂方法实现类（每个产品都有对应的实现类）

public class JavaVideoFactory extends VideoFactory {
    @Override
    public Video getVideo() {
        return new JavaVideo();
    }
}
public class PythonVideoFactory extends VideoFactory {
    @Override
    public Video getVideo() {
        return new PythonVideo();
    }
}

测试类

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        VideoFactory javaVideoFactory = new JavaVideoFactory();
        VideoFactory pythonVideoFactory = new PythonVideoFactory();
        Video video = javaVideoFactory.getVideo();
        video.produce();

        video = pythonVideoFactory.getVideo();
        video.produce();
    }
}

控制台输出

录制Java课程
录制Python视频

如果我们现在新增一个产品--前端课程，我们需要创建产品类，产品工厂类，但是无需改动其他代码，做到了对扩展开放，对修改关闭，符合开闭原则。

public class FEVideo extends Video {
    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("录制前端课程");
    }
}
public class FEVideoFactory extends VideoFactory {
    @Override
    public Video getVideo() {
        return new FEVideo();
    }
}

但是，我们也不难看出工厂方法模式的缺点--类的个数容易过多，增加复杂度。

因为一旦我们需要现在产品，就需要创建产品对应的产品实现类，以及产品工厂方法类，无疑增加了类的个数和系统的复杂度。

完整的UML类图

源码解析

Collection源码

jdk中典型的工厂方法模式体现为java.util.Collection

抽象产品为java.util.Iterator

public interface Iterator<E> {
	...
}

抽象工厂定义了创建产品族的方法java.util.Collection.#iterator

Iterator<E> iterator();

由子类来定义具体创建产品的逻辑，如java.util.ArrayList.#iterator

public Iterator<E> iterator() {
    return new Itr();
}

而具体的产品定义为java.util.ArrayList$Itr

private class Itr implements Iterator<E> {
    ...
}

UML类图

URLStreamHandlerFactory源码

再来看一个典型例子，java.net.URLStreamHandlerFactory作为工厂方法抽象类，定义了创建产品的抽象方法

public interface URLStreamHandlerFactory {
    URLStreamHandler createURLStreamHandler(String protocol);
}

产品抽象类就是java.net.URLStreamHandler

public abstract class URLStreamHandler {
    ...
}

产品的工厂方法实现类为sun.misc.Launcher$Factory

private static class Factory implements URLStreamHandlerFactory {
    ...
    public URLStreamHandler createURLStreamHandler(String var1) {
        private static String PREFIX = "sun.net.www.protocol";

        private Factory() {
        }

        public URLStreamHandler createURLStreamHandler(String var1) {
            String var2 = PREFIX + "." + var1 + ".Handler";

            try {
                // 通过反射创建指定类型的产品
                Class var3 = Class.forName(var2);
                return (URLStreamHandler)var3.newInstance();
            } catch (ReflectiveOperationException var4) {
                throw new InternalError("could not load " + var1 + "system protocol handler"， var4);
            }
        }
    }
}

可以发现，工厂实现类通过反射类创建具体的产品实现类，而产品实现类非常多

这样满足了开闭原则，也没有过多的增加类的数量，值得我们学习。