引言
在软件设计领域，工厂方法模式是一种广泛应用于创建型设计模式，它提供了一种将对象实例化的过程封装到专门的类中进行处理的方法。这种模式允许客户端通过调用工厂类的特定方法来获取所需的对象，而无需关心具体的实现细节。本文将详细解析工厂方法模式的概念、结构、工作原理及其实际应用场景。
一、工厂方法模式定义
工厂方法模式定义了一个用于创建对象的接口，但让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。简而言之，它提供了创建对象的最佳方式，使得代码可以在不知道具体产品类的情况下创建对象。
二、工厂方法模式的组成结构
- 抽象工厂（Abstract Factory）
定义一个创建产品的接口，声明一个创建产品对象的工厂方法。
- 具体工厂（Concrete Factory）
实现抽象工厂接口，通常会根据传入的参数或其他条件创建并返回一个具体产品对象。
- 抽象产品（Abstract Product）
定义了所有可能的产品对象所共有的接口或抽象类。
- 具体产品（Concrete Product）
是抽象产品接口的具体实现，由具体工厂创建并返回给客户端。
三、工厂方法模式的工作原理与示例
// 抽象产品角色
public abstract class Pizza {
public abstract void prepare();
public abstract void bake();
public abstract void cut();
public abstract void box();
}
// 具体产品角色
public class CheesePizza extends Pizza {
// 实现具体操作
}
public class PepperoniPizza extends Pizza {
// 实现具体操作
}
// 抽象工厂角色
public abstract class PizzaStore {
public Pizza orderPizza(String type) {
Pizza pizza = createPizza(type);
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
return pizza;
}
protected abstract Pizza createPizza(String type);
}
// 具体工厂角色
public class NYPizzaStore extends PizzaStore {
@Override
protected Pizza createPizza(String type) {
if ("cheese".equals(type)) {
return new CheesePizza();
} else if ("pepperoni".equals(type)) {
return new PepperoniPizza();
} else {
throw new IllegalArgumentException("Invalid pizza type");
}
}
}
// 客户端使用
public class Client {
public static void main(String[] args) {
PizzaStore store = new NYPizzaStore();
Pizza pizza = store.orderPizza("cheese");
System.out.println("Ordered: " + pizza.getClass().getSimpleName());
}
}在这个例子中，PizzaStore是抽象工厂，它定义了orderPizza方法来订购披萨，并声明了抽象方法createPizza。NYPizzaStore是具体工厂，它实现了createPizza方法以根据类型创建具体的披萨对象。CheesePizza和PepperoniPizza则是具体产品，而Pizza则是抽象产品。
四、工厂方法模式的应用场景
- 当系统需要多种不同类型的产品对象，且这些产品对象之间有共同的操作时，可以使用工厂方法模式来封装创建过程。
- 在程序需要灵活扩展新的产品类型时，只需要新增对应的具体工厂和产品类即可，原有代码无须修改，体现了开闭原则。
- 在复杂的业务逻辑中，可以通过工厂方法避免客户端直接引用具体产品类，降低耦合度，提高系统的可维护性。
五、小结
总之，工厂方法模式通过将对象的创建责任委托给多个工厂子类的方式，有效地解决了单一职责原则，同时也为系统带来了更好的扩展性和灵活性。它是众多设计模式中极为实用的一种，在很多成熟的框架和项目中都能找到它的身影。