《Java设计模式及实践》—2.2　工厂模式

2.2　工厂模式

正如前面章节所描述，在面向对象编程中，继承是一个基本概念，它与多态共同构成了类的父子继承关系（Is-A关系）。Car对象可以被当作Vehicle对象处理，Truck对象也可以被当作Vehicle对象处理。一方面，这种抽象方式使得同一段代码能为Car和Truck对象提供同样的处理操作，使代码更加简洁；另一方面，如果要扩展新的Vehicle对象类型，比如Bike或Van，不再需要修改代码，只需添加新的类即可。

在大多数情况下，最棘手的问题往往是对象的创建。在面向对象编程中，每个对象都使用特定类的构造器进行实例化操作，如下面代码所示：

这段代码说明了Vehicle和Car两个类之间的依赖关系。这样的依赖关系使代码紧密耦合，在不更改的情况下很难扩展。举例来说，假设要用Truck替换Car，就需要修改相应的代码：

这里存在两个问题：其一，类应该保持对扩展的开放和对修改的关闭（开闭原则）；其二，每个类应该只有一个发生变化的原因（单一职责原则）。每增加新的类造成主要代码修改时会打破开闭原则，而主类除了其固有功能之外还负责实例化vehicle对象，这种行为将会打破单一职责原则。

在这种情况下就需要一种更好的设计方案。我们可以增加一个新类来负责实例化vehicle对象，称之为简单工厂模式。

2.2.1　简单工厂模式

工厂模式用于实现逻辑的封装，并通过公共的接口提供对象的实例化服务，在添加新的类时只需要做少量的修改。

简单工厂的实现描述如图2-2所示。

类SimpleFactory中包含实例化ConcreteProduct 1和ConcreteProduct 2的代码。当

客户需要对象时，调用SimpleFactory的createProduct()方法，并提供参数指明所需对象的类型。SimpleFactory实例化相应的具体产品并返回，返回的产品对象被转换为基类类型。因此，无论是ConcreteProduct 1还是ConcreteProduct 2，客户能以相同的方式处理。

图　2-2

1.静态工厂模式

下面我们写一个简单的工厂类用来创建Vehicle实例。我们创建一个抽象Vehicle类和继承自它的三个具体类：Bike、Car和Truck。工厂类（也叫静态工厂类）代码如下所示：

工厂类逻辑非常简单，只负责Vehicle类的实例化，符合单一职责原则；用户只调用Vehicle接口，这样做可以减少耦合，符合依赖倒置原则；但是当增加一个新的Vehicle类时，需要对VehicleFactory类进行修改，这样就打破了开闭原则。

我们可以改进这种简单工厂模式，使得注册的新类在使用时才被实例化，从而保证其对扩展开放，同时对修改闭合。

具体的实现方式有以下两种：

• 使用反射机制注册产品类对象和实例化。

• 注册产品对象并向每个产品添加newInstance方法，该方法返回与自身类型相同的新实例。

2.使用反射机制进行类注册的简单工厂模式

为此，我们需要使用map对象来保存产品ID及其对应的类：

然后，增加一个注册新Vehicle类的方法：

构造方法如下所示：

但在某些情况下，反射机制并不适用。比如，反射机制需要运行时权限，这在某些特定环境中是无法实现的。反射机制也会降低程序的运行效率，在对性能要求很高的场景下应该避免使用这种机制。

3.使用newInstance方法进行类注册的简单工厂模式

前面的代码中使用了反射机制来实现新Vehicle类的实例化。如果要避免使用反射机制，可以使用注册新Vehicle类的类似工厂类，不再将类添加到map对象中，而是将要注册的每种对象实例添加其中。每个产品类都能够创建自己的实例。

首先在Vehicle基类中添加一个抽象方法：

对于每种产品，基类中声明为抽象的方法都要实现：

在工厂类中，更改map用于保存对象的ID及其对应的Vehicle对象：

通过实例注册一种新的Vehicle类型：

也要相应地改变createVehicle方法：