Java使用设计模式中的工厂方法模式实例解析

什么是工厂方法模式

工厂方法模式是一种创建型设计模式。该模式使用工厂方法来解决对象创建的问题，即不直接使用new关键字来创建对象，而是通过工厂方法来创建。工厂方法是一个抽象方法，其返回类型为一个接口或抽象类，由不同的具体工厂来实现这个抽象方法，从而生产不同的产品。工厂方法模式可以增加新的产品类而不需要修改现有的代码。

工厂方法模式的组成

工厂方法模式由四个部分组成：抽象产品（Product）类，具体产品（ConcreteProduct）类，抽象工厂（Factory）类和具体工厂（ConcreteFactory）类。

1. 抽象产品(Product)类

抽象产品类是一个抽象类或接口，由工厂方法创建的所有产品都必须实现它。

1. 具体产品(ConcreteProduct)类

具体产品类是实现抽象产品接口的类。一般来说，一个工厂只会生产一个具体产品。

1. 抽象工厂(Factory)类

抽象工厂类是一个抽象类或接口，它定义了工厂方法，用于创建不同的具体产品。

1. 具体工厂(ConcreteFactory)类

具体工厂类实现了抽象工厂接口，它能够创建具体产品的实例。

工厂方法模式的优点和缺点

工厂方法模式的优点:

1. 工厂方法模式可以将产品类的实例化过程和客户端代码解耦，从而降低了系统的耦合度。

2. 工厂方法模式符合单一职责原则，每个具体工厂都负责创建一种产品，从而代码更加清晰简洁。

3. 工厂方法模式扩展性良好，新的具体产品类只需要实现抽象产品类并由具体工厂类创建即可。

工厂方法模式的缺点:

1. 工厂方法模式增加了系统的抽象性和理解难度。

2. 工厂方法模式需要增加额外的代码来创建抽象产品类和工厂类。

工厂方法模式示例

以下是一个简单的工厂方法模式的示例：

抽象产品类

public interface Shape {
    void draw();
}

具体产品类

public class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("draw a circle");
    }
}

public class Rectangle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("draw a rectangle");
    }
}

抽象工厂类

public interface ShapeFactory {
    Shape createShape();
}

具体工厂类

public class CircleFactory implements ShapeFactory {
    @Override
    public Shape createShape() {
        return new Circle();
    }
}

public class RectangleFactory implements ShapeFactory {
    @Override
    public Shape createShape() {
        return new Rectangle();
    }
}

使用工厂方法模式创建对象

public static void main(String[] args) {
    ShapeFactory circleFactory = new CircleFactory();
    ShapeFactory rectangleFactory = new RectangleFactory();

    Shape circle = circleFactory.createShape();
    Shape rectangle = rectangleFactory.createShape();

    circle.draw();
    rectangle.draw();
}

运行结果：

draw a circle
draw a rectangle

该示例中，抽象产品类为Shape，具体产品类为Circle和Rectangle，抽象工厂类为ShapeFactory，具体工厂类为CircleFactory和RectangleFactory。

我们通过在客户端代码中调用具体工厂的createShape()方法，即可创建不同的产品实例。

另外一个示例：

抽象产品类

public interface Animal {
    void eat();
}

具体产品类

public class Dog implements Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("Dog eats bone");
    }
}

public class Cat implements Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("Cat eats fish");
    }
}

抽象工厂类

public interface AnimalFactory {
    Animal createAnimal();
}

具体工厂类

public class DogFactory implements AnimalFactory {
    @Override
    public Animal createAnimal() {
        return new Dog();
    }
}

public class CatFactory implements AnimalFactory {
    @Override
    public Animal createAnimal() {
        return new Cat();
    }
}

使用工厂方法模式创建对象

public static void main(String[] args) {
    AnimalFactory dogFactory = new DogFactory();
    AnimalFactory catFactory = new CatFactory();

    Animal dog = dogFactory.createAnimal();
    Animal cat = catFactory.createAnimal();

    dog.eat();
    cat.eat();
}

运行结果：

Dog eats bone
Cat eats fish

该示例中，抽象产品类为Animal，具体产品类为Dog和Cat，抽象工厂类为AnimalFactory，具体工厂类为DogFactory和CatFactory。

我们通过在客户端代码中调用具体工厂的createAnimal()方法，即可创建不同的产品实例。

以上便是关于工厂方法模式的详细讲解和示例。