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Java设计模式之创建型模式（工厂方法模式）介绍与说明

ai 2025/6/16 10:53:24

一、定义与核心思想

工厂方法模式（Factory Method Pattern）是一种创建型设计模式，其核心思想是：

将对象的创建与使用解耦，通过定义一个创建对象的接口，由子类决定实例化哪一个类。
符合开闭原则：新增产品类型时，只需添加新的具体工厂类和具体产品类，无需修改现有代码。
延迟实例化：子类负责具体对象的创建逻辑，父类仅声明工厂方法的接口。
例如，物流应用中，不同运输方式（卡车、轮船）的创建逻辑由子类工厂实现，客户端只需调用工厂方法获取运输对象，无需关心具体类型。

二、模式结构

工厂方法模式包含以下四个关键角色：

产品（Product）
- 定义所有具体产品类的通用接口或抽象类。
- 示例：Logger接口（日志记录器）、Shape接口（图形组件）。
具体产品（Concrete Product）
- 实现产品接口的具体类。
- 示例：FileLogger（文件日志）、Circle（圆形图形）。
创建者（Creator）
- 声明工厂方法（抽象方法或默认实现），返回产品对象。
- 示例：LoggerFactory抽象类、ShapeFactory抽象类。
具体创建者（Concrete Creator）
- 实现工厂方法，返回具体产品实例。
- 示例：FileLoggerFactory（创建文件日志）、CircleFactory（创建圆形）。

三、优缺点分析

优点

解耦：客户端无需直接依赖具体产品类，只需通过工厂接口获取对象。
符合开闭原则：新增产品类型时，只需扩展具体工厂和产品类，无需修改现有代码。
封装复杂性：创建逻辑集中于工厂类，降低客户端代码的复杂度。
缺点
类数量增加：每个具体产品需对应一个工厂类，系统复杂度可能上升。
客户端调用复杂：若产品种类多，需管理多个工厂实例，代码可读性可能下降。

四、典型应用场景

多平台适配
- 如跨平台UI组件库中，不同操作系统的按钮（Windows、Linux）由具体工厂创建。
日志记录系统
- 支持多种日志输出方式（文件、数据库、控制台），通过具体工厂动态选择。
支付网关集成
- 实现支付宝、微信支付等不同支付方式的工厂类，统一调用支付接口。
物流运输管理
- 支持卡车、轮船等不同运输方式的创建，通过子类工厂实现差异化逻辑。

五、与简单工厂模式的区别

对比项	工厂方法模式	简单工厂模式
工厂结构	多个具体工厂类，每个对应一种产品	单一工厂类，通过条件判断创建产品
开闭原则	符合（扩展新功能无需修改现有代码）	违背（新增产品需修改工厂类）
扩展性	高（新增产品只需添加工厂和产品类）	低（工厂类可能成为“过大类”）
代码解耦	更彻底（客户端仅依赖抽象工厂接口）	较弱（客户端直接调用工厂方法）

六、Java代码示例

以下是一个日志记录器的工厂方法模式实现：

// 产品接口
public interface Logger {void log(String message);
}
// 具体产品类
public class FileLogger implements Logger {@Overridepublic void log(String message) {System.out.println("File log: " + message);}
}
public class ConsoleLogger implements Logger {@Overridepublic void log(String message) {System.out.println("Console log: " + message);}
}
// 抽象工厂类
public abstract class LoggerFactory {public abstract Logger createLogger();
}
// 具体工厂类
public class FileLoggerFactory extends LoggerFactory {@Overridepublic Logger createLogger() {return new FileLogger();}
}
public class ConsoleLoggerFactory extends LoggerFactory {@Overridepublic Logger createLogger() {return new ConsoleLogger();}
}
// 客户端调用
public class Client {public static void main(String[] args) {LoggerFactory factory = new FileLoggerFactory();Logger logger = factory.createLogger();logger.log("日志记录开始！");  // 输出：File log: 日志记录开始！}
}