Java 中的工厂方法模式：通过多态制造增强灵活性

约 3 分钟

也称为

虚拟构造函数

工厂方法设计模式的意图

使用工厂方法模式定义一个用于创建对象的接口，但让子类决定要实例化的类。这种创建型设计模式允许类将实例化推迟到子类，从而提高代码灵活性并简化维护。

工厂方法模式的详细解释以及现实世界示例

现实世界示例

想象一家物流公司需要配送不同类型的包裹：标准包裹、快递包裹和超大型包裹。该公司有一个处理配送请求的中心系统，但不知道每种包裹类型是如何处理的。为了管理这个问题，公司使用了工厂方法模式。
在这种设置中，有一个中心 DeliveryRequest 类，其中包含一个方法 createPackage()。该方法在子类（如 StandardDelivery、ExpressDelivery 和 OversizedDelivery）中被重写，每个子类都知道如何创建和管理相应的包裹类型。这样，中心系统就可以处理配送请求，而无需了解每种包裹类型是如何创建和处理的，从而实现灵活性并简化维护。

简单来说

它提供了一种将实例化逻辑委托给子类的机制。

维基百科说

在基于类的编程中，工厂方法模式是一种创建型模式，它使用工厂方法来解决创建对象的问题，而无需指定要创建的对象的确切类。这是通过调用工厂方法来创建对象实现的——该方法要么在接口中指定并在子类中实现，要么在基类中实现并可以选择性地由派生类重写——而不是调用构造函数。

Java 中工厂方法模式的编程示例

正如我们在以下示例中看到的，工厂方法方法是 Java 设计模式中实现灵活且可维护代码的关键。

铁匠制造武器。精灵需要精灵武器，兽人需要兽人武器。根据手头的客户类型，召唤合适的铁匠类型。

首先，我们有一个 Blacksmith 接口和一些它的实现

public interface Blacksmith {
  Weapon manufactureWeapon(WeaponType weaponType);
}

public class ElfBlacksmith implements Blacksmith {
  public Weapon manufactureWeapon(WeaponType weaponType) {
    return ELFARSENAL.get(weaponType);
  }
}

public class OrcBlacksmith implements Blacksmith {
  public Weapon manufactureWeapon(WeaponType weaponType) {
    return ORCARSENAL.get(weaponType);
  }
}

当客户来的时候，会召唤正确的铁匠类型，并制造所需的武器

public static void main(String[] args) {

    Blacksmith blacksmith = new OrcBlacksmith();
    Weapon weapon = blacksmith.manufactureWeapon(WeaponType.SPEAR);
    LOGGER.info(MANUFACTURED, blacksmith, weapon);
    weapon = blacksmith.manufactureWeapon(WeaponType.AXE);
    LOGGER.info(MANUFACTURED, blacksmith, weapon);

    blacksmith = new ElfBlacksmith();
    weapon = blacksmith.manufactureWeapon(WeaponType.SPEAR);
    LOGGER.info(MANUFACTURED, blacksmith, weapon);
    weapon = blacksmith.manufactureWeapon(WeaponType.AXE);
    LOGGER.info(MANUFACTURED, blacksmith, weapon);
}

程序输出

06:40:07.269 [main] INFO com.iluwatar.factory.method.App -- The orc blacksmith manufactured an orcish spear
06:40:07.271 [main] INFO com.iluwatar.factory.method.App -- The orc blacksmith manufactured an orcish axe
06:40:07.272 [main] INFO com.iluwatar.factory.method.App -- The elf blacksmith manufactured an elven spear
06:40:07.272 [main] INFO com.iluwatar.factory.method.App -- The elf blacksmith manufactured an elven axe

何时在 Java 中使用工厂方法模式

在 Java 中使用工厂方法模式时

类无法预测它必须创建的对象的类。
类希望它的子类指定它创建的对象。
类将职责委托给几个辅助子类之一，并且希望将有关哪个辅助子类是委托者的知识本地化。

Java 中工厂方法模式的现实世界应用

工厂方法模式的优缺点

优点

工厂方法模式为子类提供挂钩，从而提高代码灵活性并简化维护。
连接并行的类层次结构。
无需将特定于应用程序的类绑定到代码中。代码只处理产品接口；因此，它可以与任何用户定义的具体产品类一起工作。

权衡

可能通过要求添加新子类来实现扩展的工厂方法，从而使代码复杂化。

抽象工厂：工厂方法通常在抽象工厂模式中调用。
原型：返回一个新的类实例的工厂方法，该实例是原型类的克隆。