设计模式（二）：工厂方法模式

在上一篇《简单工厂模式》中我们了解到，简单工厂模式每次增加新的产品时，都要修改其“工厂类”，这违背了开闭原则。而本篇介绍的工厂方法模式，对“工厂类”进一步抽象，即使新增产品也不用修改原来的代码，这满足了开闭原则。

1 定义

工厂方法模式（Factory Method Pattern）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。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

Define an interface for creating an object, but let subclasses decide which class to instantiate. Factory Method lets a class defer instantiation to subclasses.

也就是说，我们需要提供一个抽象的工厂接口，声明一个创建对象的工厂方法，由其子类具体实现工厂方法，并决定创建哪一个产品对象。

2 角色

下面是工厂方法模式中的几个角色：

• 抽象产品（Product）：所有具体产品的公共接口。
• 具体产品（ConcreteProduct）：实现了Product接口，是工厂方法中创建的对象。
• 抽象工厂（Factory）：所有具体工厂的公共接口。声明一个工厂方法，该方法返回一个Product类型的对象。
• 具体工厂（ConcreteFactory）：实现了Factory接口，工厂方法返回一个ConcreteProduct实例。
• 客户端（Client）：客户端通过具体工厂来创建对应的产品实例。

下面是该模式的UML类图：

3 实现

还是以《简单工厂模式》中的手机案例，来讲解该模式的实现。

3.1 抽象产品接口：Phone

创建一个手机接口，它可以打电话和发短信。

/**
 * 手机接口
 */
public interface Phone {

    /**
     * 打电话
     */
    void call();

    /**
     * 发短信
     */
    void sendSMS();
}

3.2 两个具体产品类：XiaomiPhone和RedmiPhone

为手机接口创建两个实现类，一个是小米手机，一个是红米手机，当然也可以有更多的实现类。

/**
 * 小米手机实现类
 */
public class XiaomiPhone implements Phone {
    @Override
    public void call() {
        System.out.println("使用小米手机打电话");
    }

    @Override
    public void sendSMS() {
        System.out.println("使用小米手机发短信");
    }
}

/**
 * 红米手机实现类
 */
public class RedmiPhone implements Phone {
    @Override
    public void call() {
        System.out.println("使用红米手机打电话");
    }

    @Override
    public void sendSMS() {
        System.out.println("使用红米手机发短信");
    }
}

3.3 一个工厂接口：PhoneFactory

创建一个手机工厂的接口，包含一个创建Phone的方法。

/**
 * 手机工厂接口
 */
public interface PhoneFactory {
    /**
     * 获取手机实例
     *
     * @return
     */
    Phone createPhone();
}

3.4 两个具体工厂类：XiaomiPhoneFactory和RedmiPhoneFactory

创建两个具体手机工厂实现类，每个工厂创建各自的产品实例。

/**
 * 小米手机工厂类
 */
public class XiaomiPhoneFactory implements PhoneFactory {
    @Override
    public Phone createPhone() {
        return new XiaomiPhone();
    }
}

/**
 * 红米手机工厂类
 */
public class RedmiPhoneFactory implements PhoneFactory {
    @Override
    public Phone createPhone() {
        return new RedmiPhone();
    }
}

3.5 客户端：Client

创建一个客户端，通过XiaomiPhoneFactory工厂创建小米手机；通过RedmiPhoneFactory工厂创建红米手机。

/**
 * 客户端类
 */
public class Client {

  public static void main(String[] args) {
        System.out.println("================小米手机================");
        Phone xiaomiPhone = new XiaomiPhoneFactory().createPhone();
        xiaomiPhone.call();
        xiaomiPhone.sendSMS();

        System.out.println("================红米手机================");
        Phone redmiPhone = new RedmiPhoneFactory().createPhone();
        redmiPhone.call();
        redmiPhone.sendSMS();
    }
}

3.6 运行结果

运行客户端main方法，会打印如下内容：

================小米手机================
使用小米手机打电话
使用小米手机发短信
================红米手机================
使用红米手机打电话
使用红米手机发短信

4 优缺点

优点：

• 使对象的创建和使用分离，对象的创建交给具体的工厂类负责，客户端不需要关心是怎么创建的，只关心如何使用就行了。
• 一个具体工厂只负责创建一个产品实例，遵循了单一职责。
• 新增产品时，只需创建一个对应的工厂类即可，遵循了开闭原则。

缺点：

• 每增加一个产品，都要增加一个对应的工厂类，类的数量激增。

5 典型应用

我们以Redis连接为例，来看下工厂方法模式在Spring Boot中的应用。

在Java中，连接Redis的两个比较常用的客户端是Jedis和Lettuce，它们都被Spring官方加入到了spring-data-redis项目中，使用户可以自由的选择使用哪种连接方式。

来看下它的整体结构：

RedisConnection是Redis连接接口，在工厂方法模式中属于抽象产品角色。它有两个主要实现类：JedisConnection和LettuceConnection，是工厂方法中创建的具体产品。

RedisConnectionFactory是Redis连接工厂接口，在工厂方法模式中属于抽象工厂角色。它有两个实现类：JedisConnectionFactory和LettuceConnectionFactory。

在JedisConnectionFactory工厂中创建的是JedisConnection对象：

public class JedisConnectionFactory implements InitializingBean, DisposableBean, RedisConnectionFactory {
      //...
      
      /*
       * 获取Redis连接
       */
      public RedisConnection getConnection() {
    
        assertInitialized();
    
        if (isRedisClusterAware()) {
          return getClusterConnection();
        }
    
        Jedis jedis = fetchJedisConnector();
        JedisClientConfig sentinelConfig = this.clientConfig;
    
        SentinelConfiguration sentinelConfiguration = getSentinelConfiguration();
        if (sentinelConfiguration != null) {
          sentinelConfig = createSentinelClientConfig(sentinelConfiguration);
        }
    
        JedisConnection connection = (getUsePool() ? new JedisConnection(jedis, pool, this.clientConfig, sentinelConfig)
            : new JedisConnection(jedis, null, this.clientConfig, sentinelConfig));
        connection.setConvertPipelineAndTxResults(convertPipelineAndTxResults);
        return postProcessConnection(connection);
      }
      
      //...
}

而在LettuceConnectionFactory工厂中创建的是LettuceConnection对象：

public class LettuceConnectionFactory
    implements InitializingBean, DisposableBean, RedisConnectionFactory, ReactiveRedisConnectionFactory {
      // ...

      /*
       * 获取Redis连接
       */
      public RedisConnection getConnection() {
    
        assertInitialized();
    
        if (isClusterAware()) {
          return getClusterConnection();
        }
    
        LettuceConnection connection;
        connection = doCreateLettuceConnection(getSharedConnection(), connectionProvider, getTimeout(), getDatabase());
        connection.setConvertPipelineAndTxResults(convertPipelineAndTxResults);
        return connection;
      }
      
      // ...
 
}

6 完整代码

完整代码请访问我的Github，若对你有帮助，欢迎给个⭐，感谢~~🌹🌹🌹

https://github.com/gozhuyinglong/blog-demos/blob/main/design-patterns/src/main/java/io/github/gozhuyinglong/designpatterns/factory/FactoryMethod.java