【学习设计模式4】创建型模式三结义—工厂方法模式

【学习设计模式4】创建型模式三结义—工厂方法模式

 在设计模式中，有这样的三兄弟，他们同属【创建型模式】（用于描述如何创建对象）。

刘大备：简单工厂模式（Simple Factory Pattern）

关二羽：工厂方法模式（Factory Method Pattern）

张三飞：抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）

它们相互关联，相互借鉴，成为人们写代码茶余饭后的谈资。

本章介绍关二羽：工厂方法模式（Factory Method Pattern）的生平事迹。

上篇：

【学习设计模式3】创建型模式三结义—简单工厂模式_Aiky哇-CSDN博客当你需要什么，只需要传入一个正确的参数，就可以获取你所需要的对象，而无须知道其创建细节https://aikysay.blog.csdn.net/article/details/122566896

工厂方法模式的定义

在上一节中介绍了一下简单工厂模式，但是提出个问题。

工厂类作为核心，承担创建具体子类的功能，必然会存在大量的if ... else *** 作，一个是会导致代码臃肿，第二是扩展的复杂性，试想一下，如果想添加一个新具体类，那么工厂类的代码必然会随着更改，这样就会违背开闭原则（对扩展开放，对修改关闭），具体产品与工厂类之间的耦合度高，严重影响了系统的灵活性和扩展性。

那么如何解决这个问题呢？这就引出了这一章介绍的工厂方法模式。

工厂方法模式定义如下：

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类。工厂方法模式又简称为工厂模式(Factory Pattern)，又可称作虚拟构造器模式(Virtual Constructor Pattern)或多态工厂模式(Polymorphic Factory Pattern)。工厂方法模式是一种类创建型模式。

在工厂方法模式中，不再提供一个统一的工厂类来创建所有的产品对象，而是针对不同的产品提供不同的工厂，系统提供一个与产品等级结构对应的工厂等级结构。

工厂方法模式的基本流程

和简单工厂模式类似，使用工厂方法模式，首先明确使用需求。

我们需要创建对象，但是对象的种类繁多，差别也比较大，而且可能会随时调整增加，用简单工厂模式已经无法满足需求。那么按照工厂方法模式的定义，我们的实现流程如下：

创建各个类型对象的抽象类，每个抽象类作为一大类、具有相同结构的具体类的父接口，称之为抽象产品类。这里和简单工厂模式是一样的，不过简单工厂模式是一种，这里是多种。根据每个创建的抽象类，创建具体实现类，具体实现需要的接口函数。这些类称为具体产品类。这里和简单工厂模式是一样的。创建一个抽象工厂类，作为客户端调用的接口。抽象工厂类是各个工厂类的父接口，拥有工厂类包含的接口。创建多个工厂类，具体实现抽象工厂类的接口，每个工厂类都和简单工厂类中一样，可以根据所传入的参数不同创建不同的具体产品对象。所有需要构建具体产品类的位置，都统一调用抽象工厂类，通过传入不同参数来创建。

工厂方法模式的角色介绍

来看一下工厂方法模式的结构图：

在工厂方法模式结构图中包含如下几个角色：

角色类名称角色类介绍

 Product

（抽象产品）

它是定义产品的接口，是工厂方法模式所创建对象的超类型，也就是产品对象的公共父类。

ConcreteProduct

（具体产品）

它实现了抽象产品接口，某种类型的具体产品由专门的具体工厂创建，具体工厂和具体产品之间一一对应。

Factory

（抽象工厂）

在抽象工厂类中，声明了工厂方法(Factory Method)，用于返回一个产品。抽象工厂是工厂方法模式的核心，所有创建对象的工厂类都必须实现该接口。

ConcreteFactory

（具体工厂）

它是抽象工厂类的子类，实现了抽象工厂中定义的工厂方法，并可由客户端调用，返回一个具体产品类的实例。

这时来比较一下简单工厂模式的结构图和角色定义。发现工厂方法模式最重要的区别是引入了抽象工厂角色，抽象工厂可以是接口，也可以是抽象类或者具体类。

在抽象工厂中声明了工厂方法但并未实现工厂方法，具体产品对象的创建由其子类负责，客户端针对抽象工厂编程，可在运行时再指定具体工厂类，具体工厂类实现了工厂方法，不同的具体工厂可以创建不同的具体产品。

// 抽象工厂类
interface Factory {
    public Product factoryMethod();
}

// 具体工厂类
class ConcreteFactory implements Factory {
    public Product factoryMethod() {
        return new ConcreteProduct();
    }
}


// 客户端代码
Factory factory;
factory = new ConcreteFactory(); //可通过配置文件实现
Product product;
product = factory.factoryMethod();

介绍一下对客户端隐藏工厂方法的写法：

有时候，为了进一步简化客户端的使用，还可以对客户端隐藏工厂方法，此时，在工厂类中将直接调用产品类的业务方法，客户端无须调用工厂方法创建产品，直接通过工厂即可使用所创建的对象中的业务方法。

// 抽象产品类
interface Product {
    abstract Work();
}

// 具体产品类
class ConcreteProduct implements Product {
    Work(){
        ...
    };
}

// 抽象工厂类
interface Factory {
    abstruct Work();
    abstruct FatcoryMethod()
}

// 具体工厂类
class ConcreteFactory implements Factory {
    Work() {
        product = this.factoryMethod();
        return product.Work();
    }
    public Product factoryMethod() {
        return new ConcreteProduct();
    }
}


// 客户端代码
Factory factory;
factory = new ConcreteFactory(); //可通过配置文件实现
factory.Work()

像这样，通过将业务方法的调用移入工厂类，可以直接使用工厂对象来调用产品对象的业务方法，客户端无须直接使用工厂方法，在某些情况下我们也可以使用这种设计方案。 

工厂方法模式的举例

工厂方法模式的适用场景。

客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体的产品对象由具体工厂类创建，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。

对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展。

//后端代码：
package factory
 
import(
    "fmt"
)
 
//玩具工厂
type ToyFactory interface{
    Create()Toy //制造功能，返回一个玩具
}
 
//所有玩具都有一个功能
type Toy interface{
    Speak() //都会说话，但是每种玩具说的话不一样
}
 
//车间1 可以制作玩具猫，就叫猫工厂吧
type CatFactory struct {
 
}
 
//玩具猫模型
type Cat struct {
 
}
 
//玩具猫会说话
func (this *Cat)Speak(){
    fmt.Println("hello,I am a Cat...")
}
 
//车间1 制作玩具猫的方法
func (this *CatFactory)Create() Toy {
    return &Cat{}
}
 
//车间2 可以制作玩具狗，就叫狗工厂吧
type DogFactory struct{
 
}
 
//狗模具
type Dog struct {
 
}
 
//狗也会说话
func (this *Dog)Speak(){
    fmt.Println("hello, i am a Dog...")
}
 
//车间2 制作玩具狗的方法
func (this *DogFactory)Create() Toy {
    return &Dog{}
}

//前端代码：
cat := &factory.CatFactory{} //进入猫工厂
cat.Create().Speak() //制作猫猫，说话试音
 
dog := &factory.DogFactory{} //进入狗工厂
dog.Create().Speak() //制作小狗，说话试音

由于go的接口实现的原因，如果想不改变前端代码，对前端隐藏工厂方式，需要加一个辅助函数：

//后端代码增加辅助判断函数
func TestToy(name string,kind int) {
    switch name{
    case "dog":
        dog := &factory.DogFactory{} //进入狗工厂
        dog.Create().Speak() //制作小狗，说话试音
        //dog.Create(kind).Speak() //可扩展类型
    case "cat":
        cat := &factory.CatFactory{} //进入猫工厂
        cat.Create().Speak() //制作猫猫，说话试音
        //cat.Create(kind).Speak() //可扩展类型
    }
}

//前端代码：
main{
    scanf name,kind
    TestToy(name ,kind)
}

工厂方法模式的优缺点

工厂方法模式是简单工厂模式的延伸，它继承了简单工厂模式的优点，同时还弥补了简单工厂模式的不足。工厂方法模式是使用频率最高的设计模式之一，是很多开源框架和API类库的核心模式。

主要优点

工厂方法模式的主要优点如下：

在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节，甚至无须知道具体产品类的类名。基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够让工厂可以自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，就正是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无须修改客户端，也无须修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了，这样，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”。

主要缺点

工厂方法模式的主要缺点如下：

在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度，且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术，增加了系统的实现难度。

参考文献

工厂三兄弟之工厂方法模式（二）_刘伟技术博客-CSDN博客工厂三兄弟之工厂方法模式（四）_刘伟技术博客-CSDN博客

工厂方法模式（附结构图和代码实现）_小超的博客-CSDN博客_工厂方法模式类图和代码

Go 设计模式--工厂模式 - 醉深梦始 - 博客园