一、什么是工厂方法模式？
工厂方法模式（Factory Method Pattern）是一种创建型设计模式，它定义了一个创建对象的接口，但由子类决定实例化哪个具体类。工厂方法使得类的实例化延迟到子类。
二、工厂方法模式的动机
在软件设计中，我们常常需要根据不同的条件创建不同的对象。如果直接在代码中使用new关键字来实例化对象，不仅会导致代码的耦合度增加，还会使得系统难以扩展和维护。工厂方法模式通过将对象的创建委托给子类，解决了这一问题，使得系统更灵活、可扩展。
三、工厂方法模式的结构
工厂方法模式主要包含以下几个部分：
- 产品（Product）：定义产品的接口。
- 具体产品（ConcreteProduct）：实现产品接口的具体类。
- 创建者（Creator）：声明工厂方法，返回一个产品对象。
- 具体创建者（ConcreteCreator）：实现工厂方法，返回具体产品实例。
四、工厂方法模式的实现
下面我们通过一个简单的例子来实现工厂方法模式。假设我们需要创建不同类型的文档，例如Word文档和PDF文档。
// 产品接口
abstract class Document {abstract void open();
}// 具体产品类
class WordDocument extends Document {void open() {System.out.println("Opening Word document.");}
}class PdfDocument extends Document {void open() {System.out.println("Opening PDF document.");}
}// 创建者类
abstract class DocumentCreator {abstract Document createDocument();
}// 具体创建者类
class WordDocumentCreator extends DocumentCreator {Document createDocument() {return new WordDocument();}
}class PdfDocumentCreator extends DocumentCreator {Document createDocument() {return new PdfDocument();}
}// 客户端代码
public class Application {public static void main(String[] args) {DocumentCreator creator = new WordDocumentCreator();Document document = creator.createDocument();document.open();creator = new PdfDocumentCreator();document = creator.createDocument();document.open();}
}
五、工厂方法模式的优缺点
优点：
- 遵循开闭原则：通过引入新的具体创建者类来扩展系统，而无需修改现有代码。
- 更好的代码结构：将对象创建的职责封装在子类中，使得代码更清晰、更有组织。
- 提高代码的可维护性和可扩展性。
缺点：
- 增加了系统的复杂度：每增加一种产品，就需要增加一个具体创建者类。
- 可能导致类的个数增加：如果产品种类较多，会增加类的数量。
六、工厂方法模式的应用场景
工厂方法模式适用于以下场景：
- 当一个类无法预见需要创建哪种类的对象时。
- 当一个类希望由子类来指定创建对象时。
- 当类的实例化任务委托给多个帮助子类中的某一个执行，并且希望将哪一个帮助子类是哪个决定权交给客户端时。
七、工厂方法模式的实际应用
在实际应用中，工厂方法模式被广泛应用于各种框架和库中。例如，在Java的javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory中，DocumentBuilderFactory就是一个工厂方法模式的实现。
八、总结
工厂方法模式通过将对象的创建延迟到子类，提供了一种灵活的对象创建机制，遵循了开闭原则，适用于系统需要扩展和维护的场景。虽然增加了系统的复杂度，但其带来的高扩展性和高维护性使得它在软件设计中得到广泛应用。
