一、工厂方法模式概述

在工厂方法模式中不再提供一个统一的工厂类来创建所有的产品对象，而是针对不同的产品提供不同的工厂，系统提供一个与产品等级结构对应的工厂等级结构。

工厂方法模式：定义一个用于创建对象的接口，但是让子类决定将哪一个类实例化。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到子类。

举个栗子：
不同品牌的手机应该由不同的公司制造，华为公司生产华为手机，苹果公司生产苹果手机。

二、工厂方法模式结构与实现

2.1 工厂方法模式结构

工厂方法模式包含以下4个角色：
1，Product（抽象产品）：它是定义产品的接口，是工厂方法模式所创建对象的超类型，也就是产品对象的父类。

2，ConcreteProduct（具体产品）：它实现了抽象产品接口，某种类型的具体产品由专门的具体工厂创建，具体工厂和具体产品之间一一对应。

3，Factroy（抽象工厂）：在抽象工厂类中声明了工厂方法（Factory method），用于返回一个产品。抽象工厂是工厂方法模式的核心，所有创建对象的工厂类都必须实现该接口。

4，ConcreteFactory（具体工厂）：它是抽象工厂类的子类，实现了在抽象工厂中声明的工厂方法，并可由客户端调用，返回一个具体产品类的实例。

2.2 工厂方法模式实现

与简单工厂模式相比，工厂方法模式最重要的特定是引入了抽象工厂角色，抽象工厂可以是接口，也可以是抽象类或者具体类。

示例代码：

抽象产品代码示例：

//图片，充当抽象产品角色
public interface Image {

    public void read();

}

具体产品代码示例：

//Gif图片，充当具体产品角色
public class GifImage implements Image{
    @Override
    public void read() {
        System.out.println("读取Gif格式的图片");
    }
}

//Jpg图片，充当具体产品角色
public class JpgImage implements Image{
    @Override
    public void read() {
        System.out.println("读取Jpg格式的图片");
    }
}

抽象工厂代码示例：

//充当抽象工厂角色
public interface ImageReader {

     Image createImage();

}

具体工厂代码示例：

//充当具体工厂角色
public class GifImageReader implements ImageReader{

    @Override
    public Image createImage() {
        Image image = new GifImage();
        return image;
    }
}

//充当具体工厂角色
public class JpgImageReader implements ImageReader{

    @Override
    public Image createImage() {
        Image image = new JpgImage();
        return image;
    }
}

客户端代码示例：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        /**
         * 案例需求描述：
         * 使用工厂方法模式，设计一个程序用来读取各种不同类型的图片格式，
         * 针对每一个种图片格式都设计一个图片读取器(ImageReader)，
         * 例如GIF图片读取器(GifReader)用于读取GIF格式的图片，
         * JPG图片读取器(JpgReader)用于读取JPG格式的图片。
         * 请考虑系统的灵活性和可扩展性。
         */

        ImageReader imageReader;
        Image image;
        imageReader = (ImageReader)XMLUtil.getBean();
        image = imageReader.createImage();
        image.read();

        /**
         * 这样，就只需要修改配置文件factorymethodconfig.xml的内容，不需要修改客户端，也不用修改产品和工厂的代码。
         * 符合开闭原则。
         */

    }

}

public class XMLUtil {

    //该方法用于从XML配置文件提取具体类的类名，并返回一个实例对象
    public static Object getBean() {
        try {
            DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
            DocumentBuilder documentBuilder = dFactory.newDocumentBuilder();
            Document document = documentBuilder.parse("src/resources/factorymethodconfig.xml");

            NodeList nodeList = document.getElementsByTagName("className");
            Node firstChild = nodeList.item(0).getFirstChild();
            String cName = firstChild.getNodeValue();

            Class<?> c = Class.forName(cName);
            Object obj = c.newInstance();
            return obj;

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

//xml文件
<?xml version="1.0" encoding="UTF-16" ?>

<config>
    <className>creationalpatterns.factorymethodpattern.JpgImageReader</className>
</config>

三、工厂方法的隐藏

有时候，为了进一步简化客户端的使用，还可以对客户端隐藏工厂方法，此时在工厂类中直接调用产品类的业务方法，客户端无需调用工厂方法创建产品对象，直接食用工厂对象即可调用所创建的产品对象中的业务方法。

修改抽象工厂类的代码：

//充当抽象工厂角色
public interface ImageReader {

    Image createImage();

    //java8版本支持接口写实现方法
    default void read() {
        this.createImage().read();
    }

}

修改客户端代码：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        ImageReader imageReader;
        Image image;
        imageReader = (ImageReader)XMLUtil.getBean();
        imageReader.read();

    }
}

四、工厂方法模式优缺点与适用环境

工厂方法模式是简单工厂模式的延伸，它继承了简单工厂模式的优点，同时还弥补了简单工厂模式的不足。工厂方法模式是使用频率最高的设计模式之一，是很多开源框架和API类库的核心模式。

4.1 工厂方法模式的优点

提供了专门的工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时向客户隐藏了哪种具体产品类被实例化这一细节。
它能够让工厂自主确认创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节完全封装在具体工厂内部。
在系统中加入新产品时，只需要加添加一个具体工厂和具体产品，其他类代码无需修改，完全符合开闭原则。

4.2 工厂方法模式的缺点

系统中类的个数成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，会给系统带来一些额外的开销。
增加了系统的抽象性和理解难度。

4.3 工厂方法模式的适用环境

客户端不知道它所需要的对象的类。
抽象工厂通过其子类来指定创建哪个对象。

【参考文献】：
本文是根据刘伟的《Java设计模式》一书的学习笔记，仅供学习用途，勿做其他用途，请尊重知识产权。

【本文代码仓库】：https://gitee.com/xiongbomy/java-design-pattern.git

第四章·工厂方法模式