工厂方法模式（Factory Method）

概述

工厂方法模式是一种广泛应用于面向对象编程中的设计模式，属于创建型模式的一种。该模式的核心在于定义一个用于创建对象的接口，但让子类去决定具体实例化哪一个类。这种设计使得对象的创建过程更加灵活，易于扩展，同时遵循了软件工程中的“开放封闭原则”——即对扩展开放，对修改封闭。

基本结构

• 产品接口（Product Interface）：定义了一个产品的接口，具体产品需要实现这个接口。

• 具体产品（Concrete Product）：实现了产品接口的具体类，不同的具体产品代表了不同的产品对象。

• 工厂接口（Factory Interface）：声明了一个用于创建产品的工厂方法，返回类型为产品接口。

• 具体工厂（Concrete Factory）：实现了工厂接口，负责实例化具体产品对象，每个具体工厂通常只生产一种具体产品。

工作原理

客户端不直接调用new操作来实例化对象，而是通过调用工厂方法来创建对象。这样做的好处在于，如果需要引入新的产品种类，只需增加一个新的具体产品类和对应的具体工厂类即可，无需修改现有代码，提高了系统的可维护性和扩展性。

优点

1. 封装性好：客户端无需知道产品的具体创建细节，只需要知道产品的接口。

2. 扩展性强：新增产品时，只需要添加相应的产品类和工厂类，原有代码无需修改。

3. 遵循开闭原则：对扩展开放，对修改封闭，增加了系统的灵活性和可维护性。

缺点

1. 类的膨胀：随着产品类的增多，需要对应的工厂类也随之增加，这可能导致系统中类的数量急剧上升。

2. 抽象层次提升：引入抽象工厂和产品接口增加了系统的抽象层次，对于一些小型项目可能显得过于复杂。

应用场景

• 当一个系统需要动态决定创建哪种产品类的实例时。

• 当一个类无法预料要创建哪种类的对象，或者需要由子类来指定创建的对象时。

• 当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象时。

示例代码（Java）

// 产品接口
interface Product {
    void operation();
}

// 具体产品A
class ConcreteProductA implements Product {
    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("ConcreteProductA的操作");
    }
}

// 具体产品B
class ConcreteProductB implements Product {
    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("ConcreteProductB的操作");
    }
}

// 工厂接口
interface Factory {
    Product createProduct();
}

// 具体工厂A
class ConcreteFactoryA implements Factory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductA();
    }
}

// 具体工厂B
class ConcreteFactoryB implements Factory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductB();
    }
}

// 客户端代码
public class Client {

    public static void main(String[ ] args) {

        Factory factoryA = new ConcreteFactoryA();
        Product productA = factoryA.createProduct();
        productA.operation(); // 输出: ConcreteProductA的操作

        Factory factoryB = new ConcreteFactoryB();
        Product productB = factoryB.createProduct();
        productB.operation(); // 输出: ConcreteProductB的操作
    }
}

通过上述示例，可以看到工厂方法模式如何解耦了对象的创建过程，使得系统更易于维护和扩展。