Factory Method工厂方法模式(Java代码实现)——创建型模式

在本人所编写的关于23种设计模式的文章中，前言基本上都是一样的，读者可以从章节2开始阅读，本篇是关于创建型模式中工厂方法模式（Factory Method Pattern）的详解。

1.前言

根据Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software（中文译名：设计模式 - 可复用面向对象软件的基础） 一书，四位作者把设计模式分为三大类，分别如下：

1.创建型模式
这些设计模式提供了一种在创建对象的同时隐藏创建逻辑的方式，而不是使用 new 运算符直接实例化对象。这使得程序在判断针对某个给定实例需要创建哪些对象时更加灵活。

• 单例模式（Singleton Pattern）
• 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）
• 工厂方法模式（Factory Method Pattern）
• 建造者模式（Builder Pattern）
• 原型模式（Prototype Pattern）

2.结构型模式
这些设计模式关注类和对象的组合。继承的概念被用来组合接口和定义组合对象获得新功能的方式。

• 适配器模式（Adapter Pattern）
• 桥接模式（Bridge Pattern）
• 组合模式（Composite Pattern）
• 装饰器模式（Decorator Pattern）
• 外观模式（Facade Pattern）
• 享元模式（Flyweight Pattern）
• 代理模式（Proxy Pattern）

3.行为型模式
这些设计模式特别关注对象之间的通信。

• 责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）
• 命令模式（Command Pattern）
• 解释器模式（Interpreter Pattern）
• 迭代器模式（Iterator Pattern）
• 中介者模式（Mediator Pattern）
• 备忘录模式（Memento Pattern）
• 观察者模式（Observer Pattern）
• 状态模式（State Pattern）
• 策略模式（Strategy Pattern）
• 模板模式（Template Pattern）
• 访问者模式（Visitor Pattern）

本篇是关于创建型模式中工厂方法模式（Factory Method Pattern）的详解。

2.工厂方法模式（Factory Method Pattern）

2.1.意图

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。Factory Method使一个类的实例化延迟到其子类。

2.2UML类图

在工厂模式中，我们在创建对象时不会对使用端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口(下图中TeaFactory)来指向新创建的对象，如下（以现在热门的奶茶为例）：

2.3.Java代码具体实现

2.3.1包结构如下：

2.3.2tea包

public interface Tea {
    
    void make();
}

public class BlackTea implements Tea {
     


    @Override
    public void make() {
     
        System.out.println("make the black tea!");
    }
}

public class GreenTea implements Tea {
      
    @Override
    public void make() {
      
        System.out.println("make the green tea!");
    }
}

public class MilkTea implements Tea {
       
    @Override
    public void make() {
       
        System.out.println("make the milk tea!");
    }
}

2.3.3factory包

/** * @Author: YuShiwen * @Date: 2022/2/3 10:43 PM * @Version: 1.0 */
public class TeaFactory {
        
    public Tea getTea(String tea) {
        
        if ("blackTea".equalsIgnoreCase(tea)) {
        
            return new BlackTea();
        } else if ("greenTea".equalsIgnoreCase(tea)) {
        
            return new GreenTea();
        } else if ("milkTea".equalsIgnoreCase(tea)) {
        
            return new MilkTea();
        } else {
        
            throw new RuntimeException("其他茶品暂不支持！");
        }
    }
}

2.3.4main包

public class CustomerDemo {
          public static void main(String[] args) {
          new TeaFactory().getTea("milktea").make(); new TeaFactory().getTea("blacktea").make(); } } 

2.3.5运行结果

2.4.优缺点

优点：
1、一个调用者想创建一个对象，只要知道其名称就可以了。
2、扩展性高，如果想增加一个产品，只要扩展一个工厂类就可以。
3、屏蔽产品的具体实现，调用者只关心产品的接口。

缺点：
每次增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对象实现工厂，使得系统中类的个数成倍增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，同时也增加了系统具体类的依赖。

建议：
作为一种创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象，特别是只需要通过 new 就可以完成创建的对象，无需使用工厂模式。如果使用工厂模式，就需要引入一个工厂类，会增加系统的复杂度。

2.5在源码中的应用

2.5.1Integer.valueOf()方法

Integer它提供了静态方法valueOf()来创建Integer。那么这种方式和直接写new Integer(3)有何区别呢？我们观察valueOf()方法：
它的好处在于，valueOf()内部可能会使用new创建一个新的Integer实例，但也可能直接返回一个缓存的Integer实例。Integer默认的是[-128, 127]的缓存范围，我们查看源码的时候也发现了，其中的low的下限是最开始的时候就固定死了的 final int low = -128;而其中的high虽然是设置了final int的，但是最初的时候，是还没有赋值的；所以我们可以通过设置java 的时候的参数来配置运行时的参数：
java -D java.lang.Integer.IntegerCache.high=1024 TestAutoBoxCache


对于调用方来说，没必要知道Integer创建的细节。
工厂方法可以隐藏创建产品的细节，且不一定每次都会真正创建产品，完全可以返回缓存的产品，从而提升速度并减少内存消耗。

2.5.2List.of()方法

List.of()是Java9提供的方法，这个静态工厂方法接收可变参数，然后返回List接口。相较于Arrays.asList()方法，原数组修改对Arrays.asList生成的List有影响，对List.of 生成的List无影响。调用方获取的产品总是List接口，而且并不关心它的实际类型。即使调用方知道List产品的实际类型是java.util.ImmutableCollections$ListN，也不要去强制转型为子类，因为静态工厂方法List.of()保证返回List，但也完全可以修改为返回java.util.ArrayList。这就是里氏替换原则：返回实现接口的任意子类都可以满足该方法的要求，且不影响调用方。



2.5.3MessageDigest.getInstance()方法

对于MessageDigest.getInstance()方法也是如此，比如我们可以通过MessageDigest.getInstance("MD5");来获取MD5算法。

并且在Effective Java一书中，第二章第一条就是用静态工厂方法代替构造器。

已完结，于2022年大年初四凌晨。