工厂方法-经典设计模式Java版

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**工厂方法模式**
是一种创建型设计模式，其在父类中提供一个创建对象的方法，允许子类决定实例化对象的类型。
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假设你正在开发一款物流管理应用。最初版本只能处理卡车 运输，因此大部分代码都在位于名为 卡车 的类中。 一段时间后，这款应用变得极受欢迎。你每天都能收到十几 次来自海运公司的请求，希望应用能够支持海上物流功能。
![](images/1_1636251660415.png)

如果代码其余部分与现有类已经存在耦合关系，那么向程序 中添加新类其实并没有那么容易。

这可是个好消息。但是代码问题该如何处理呢？目前，大部 分代码都与 卡车 类相关。在程序中添加 轮船 类需要修改 全部代码。更糟糕的是，如果你以后需要在程序中支持另外 一种运输方式，很可能需要再次对这些代码进行大幅修改。 
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最后，你将不得不编写繁复的代码，根据不同的运输对象类， 在应用中进行不同的处理。 
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**解决方案**

工厂方法模式建议使用特殊的工厂方法代替对于对象构造函 数的直接调用（即使用 new 运算符）。不用担心，对象仍将 通过 new 运算符创建，只是该运算符改在工厂方法中调用 罢了。工厂方法返回的对象通常被称作“产品”。

![](images/1_1636251786022.png)

子类可以修改工厂方法返回的对象类型。

乍看之下，这种更改可能毫无意义：我们只是改变了程序中 调用构造函数的位置而已。但是，仔细想一下，现在你可以 在子类中重写工厂方法，从而改变其创建产品的类型。
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但有一点需要注意:仅当这些产品具有共同的基类或者接口 时，子类才能返回不同类型的产品，同时基类中的工厂方法 还应将其返回类型声明为这一共有接口。

![](images/1_1636252140282.png)

所有产品都必须使用同一接口。

举例来说， 卡车 Truck 和 轮船 Ship 类都必须实现 运输 Transport 接口， 该接口声明了一个名为 deliver 交 付 的 方 法。 每 个 类 都 将 以 不 同 的 方 式 实 现 该 方 法： 卡 车 走 陆 路 交 付 货 物， 轮 船 走 海 路 交 付 货 物。 陆路运输 RoadLogistics 类中的工厂方法返回卡车对象，而 海路运输 SeaLogistics 类则返回轮船对象。

![](images/1_1636252991360.png)

调用工厂方法的代码（通常被称为客户端代码）无需了解不 同子类返回实际对象之间的差别。客户端将所有产品视为抽 象的 运输 。 客户端知道所有运输对象都提供 交付 方法， 但是并不关心其具体实现方式。
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![](images/1_1636253019808.png)

1. 产品（Product）将会对接口进行声明。对于所有由创建者及其子类构建的对象，这些接口都是通用的。

2. 具体产品（Concrete Products）是产品接口的不同实现。

3. 创建者（Creator）类声明返回产品对象的工厂方法。该方法的返回对象类型必须与产品接口相匹配。

你可以将工厂方法声明为抽象方法，强制要求每个子类以不同方式实现该方法。或者，你也可以在基础工厂方法中返回默认产品类型。
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注意，尽管它的名字是创建者，但他最主要的职责并不是创建产品。一般来说，创建者类包含一些与产品相关的核心业务逻辑。
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工厂方法将这些逻辑处理从具体产品类中分离出来。打个比方，大型软件开发公司拥有程序员培训部门。但是，这些公司的主要工作还是编写代码，而非生产程序员。

4. 具体创建者（Concrete Creators） 将会重写基础工厂方法，使其返回不同类型的产品。注意，并不一定每次调用工厂方法都会创建新的实例。工厂

方法也可以返回缓存、对象池或其他来源的已有对象。

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### **代码示例**
JAVA版：
## 生成跨平台的 GUI 元素

在本例中，按钮担任产品的角色，对话框担任创建者的角色。

不同类型的对话框需要其各自类型的元素。因此我们可为每个对话框类型创建子类并重写其工厂方法。

现在，每种对话框类型都将对合适的按钮类进行初始化。对话框基类使用其通用接口与对象进行交互，因此代码更改后仍能正常工作。
buttons/Button.java: 通用产品接口
```
package design_pattern.factory_method.example.buttons;

/**
 * Common interface for all buttons.
 */
public interface Button {
    void render();
    void onClick();
}
```
buttons/HtmlButton.java: 具体产品
```
package design_pattern.factory_method.example.buttons;

/**
 * HTML button implementation.
 */
public class HtmlButton implements Button {

public void render() {
        System.out.println("<button>Test Button</button>");
        onClick();
    }

public void onClick() {
        System.out.println("Click! Button says - 'Hello World!'");
    }
}
```
buttons/WindowsButton.java: 另一个具体产品
```
package design_pattern.factory_method.example.buttons;

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;

/**
 * Windows button implementation.
 */
public class WindowsButton implements Button {
    JPanel panel = new JPanel();
    JFrame frame = new JFrame();
    JButton button;

public void render() {
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        JLabel label = new JLabel("Hello World!");
        label.setOpaque(true);
        label.setBackground(new Color(235, 233, 126));
        label.setFont(new Font("Dialog", Font.BOLD, 44));
        label.setHorizontalAlignment(SwingConstants.CENTER);
        panel.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.CENTER));
        frame.getContentPane().add(panel);
        panel.add(label);
        onClick();
        panel.add(button);

frame.setSize(320, 200);
        frame.setVisible(true);
        onClick();
    }

public void onClick() {
        button = new JButton("Exit");
        button.addActionListener(new ActionListener() {
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                frame.setVisible(false);
                System.exit(0);
            }
        });
    }
}
```
factory/Dialog.java: 基础创建者
```
package design_pattern.factory_method.example.factory;

import design_pattern.factory_method.example.buttons.Button;

/**
 * Base factory class. Note that "factory" is merely a role for the class. It
 * should have some core business logic which needs different products to be
 * created.
 */
public abstract class Dialog {

public void renderWindow() {
        // ... other code ...

Button okButton = createButton();
        okButton.render();
    }

/**
     * Subclasses will override this method in order to create specific button
     * objects.
     */
    public abstract Button createButton();
}
```
factory/HtmlDialog.java: 具体创建者
```
package design_pattern.factory_method.example.factory;

import design_pattern.factory_method.example.buttons.Button;
import design_pattern.factory_method.example.buttons.HtmlButton;

/**
 * HTML Dialog will produce HTML buttons.
 */
public class HtmlDialog extends Dialog {

@Override
    public Button createButton() {
        return new HtmlButton();
    }
}
```
factory/WindowsDialog.java: 另一个具体创建者
```
package design_pattern.factory_method.example.factory;

import design_pattern.factory_method.example.buttons.Button;
import design_pattern.factory_method.example.buttons.WindowsButton;

/**
 * Windows Dialog will produce Windows buttons.
 */
public class WindowsDialog extends Dialog {

@Override
    public Button createButton() {
        return new WindowsButton();
    }
}
```
Demo.java: 客户端代码
```
package design_pattern.factory_method.example;

import design_pattern.factory_method.example.factory.Dialog;
import design_pattern.factory_method.example.factory.HtmlDialog;
import design_pattern.factory_method.example.factory.WindowsDialog;

/**
 * Demo class. Everything comes together here.
 */
public class Demo {
    private static Dialog dialog;

public static void main(String[] args) {
        configure();
        runBusinessLogic();
    }

/**
     * The concrete factory is usually chosen depending on configuration or
     * environment options.
     */
    static void configure() {
        if (System.getProperty("os.name").equals("Windows 10")) {
            dialog = new WindowsDialog();
        } else {
            dialog = new HtmlDialog();
        }
    }

/**
     * All of the client code should work with factories and products through
     * abstract interfaces. This way it does not care which factory it works
     * with and what kind of product it returns.
     */
    static void runBusinessLogic() {
        dialog.renderWindow();
    }
}
```
OutputDemo.txt: 执行结果 （HtmlDialog）
```
<button>Test Button</button>
Click! Button says - 'Hello World!'
```
![](/uploads/images/20230215/459ec0938c3db1ebbbdff71cf0782d98.png)
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