工厂方法模式(Factory Method)

工厂方法模式就是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。工厂方法模式将类的实例化（具体产品的创建）延迟到工厂类的子类（具体工厂）中完成，即由子工厂类来决定该实例化哪一个类。

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

结构设计

工厂方法模式包含如下角色：
Product，抽象产品，用来定义工厂方法所创建的对象的接口。
ConcreteProduct，具体产品，用来实现Product的接口。
Factory，抽象工厂，负责声明工厂方法，该方法返回一个Product类型的对象。
ConcreteFactory，具体工厂，用来实现Factory声明的工厂方法。
工厂方法模式类图表示如下：

伪代码实现

接下来将使用代码介绍下工厂方法模式的实现。

// 1、定义产品(Product)抽象类(也可以是基类)，对产品接口进行声明
public abstract class Product {abstract void function();
}
// 2、定义具体产品(Concrete Products)，产品接口的不同实现
public class ConcreteProductA extends Product {@Overridepublic void function() {System.out.println("---------do some thing in a ConcreteProductA instance---------");}
}
public class ConcreteProductB extends Product {@Overridepublic void function() {System.out.println("---------do some thing in a ConcreteProductB instance---------");}
}
// 3、产品工厂(Product Factory)抽象类或基类，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。
// 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，在基础工厂方法中返回默认产品类型。
// 注意，该类最主要的职责并不是创建产品。 一般来说， 产品工厂类包含一些与产品相关的核心业务逻辑。工厂方法将这些逻辑处理从具体产品类中分离出来。
public abstract class ProductFactory {/*** 生产产品*/abstract Product create();
}
// 4、具体产品工厂(Concrete Product Factories)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。
public class ProductFactoryA extends ProductFactory {@Overridepublic Product create() {System.out.println("create ProductA");return new ConcreteProductA();}
}
public class ProductFactoryB extends ProductFactory {@Overridepublic Product create() {System.out.println("create ProductB");return new ConcreteProductB();}
}
// 5、客户端调用
public class FactoryMethodClient {public void foo() {// (1) 实例化产品工厂ProductFactory productFactoryA = new ProductFactoryA();// (2) 生产产品Product productA = productFactoryA.create();// (3) 使用产品productA.function();ProductFactory productFactoryB = new ProductFactoryB();Product productB = productFactoryB.create();productB.function();}
}

适用场景

在以下情况下可以考虑使用工厂方法模式：
(1) 如果无法预知对象确切类别及其依赖关系时，可使用工厂方法。
工厂方法将创建产品的代码与实际使用产品的代码分离，从而能在不影响其他代码的情况下扩展产品创建部分代码。
例如，如果需要添加一种新产品，则只需要开发新的产品工厂子类，然后重写其工厂方法即可。
(2) 如果希望用户能扩展软件库或框架的内部组件，可使用工厂方法。
继承是扩展软件库或框架默认行为的最简单方法。但是，当使用子类替代标准组件时，框架如何辨识出该子类？解决方案是将各框架中构造组件的代码集中到单个工厂方法中，并在继承该组件之外允许任何人对该方法进行重写。
(3) 如果希望复用现有对象来节省系统资源，而不是每次都重新创建对象，可使用工厂方法。
在处理大型资源密集型对象(如数据库连接、文件系统和网络资源等）时， 经常需要服用现有对象已节省资源。
正常情况下，为实现现有对象的复用，其处理流程一般如下：
首先，创建存储空间来存放经创建的对象。
然后，在外部请求对时，将优先在对象池中搜索可用对象。如果存在则立即返回该对象。
如果没有可用对象，则创建并返回该新对象（并将其添加到对象池中）。
为避免上述代码不会因为重复而污染程序(对象的创建场景可能很多)，可以将这些代码放在试图重用的对象类的构造函数中。
但是从定义上来讲，构造函数始终返回的是新对象，其无法返回现有实例。针对这种既需要一个能够创建新对象，又可以重用现有对象的场景，工厂方法是最佳选择。

优缺点

工厂方法模式有以下优点：
(1) 将创建产品的代码与实际使用产品的代码分离(解耦)，避免产品创建工厂和实际产品之间的紧耦合。
(2) 单一职责原则。产品创建代码放在单独的类里，从而使得代码更容易维护。
(3）开闭原则。无需更改客户端调用代码， 就可以在程序中引入新的产品类型。
但是工厂方法模式也存在以下缺点：
(1) 应用工厂方法模式需要引入许多新的子类，代码会因此变得更复杂。最好的情况是将该模式引入产品类的现有层次结构中(将工厂类组合到产品类里)。
(2) 由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度，且在实现时可能需要用到反射等技术，增加了系统的实现难度。

参考

https://www.edrawsoft.cn/ 亿图图示
《设计模式：可复用面向对象软件的基础》 Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, John Vlissides 著 李英军, 马晓星 等译
https://design-patterns.readthedocs.io/zh_CN/latest/creational_patterns/factory_method.html 工厂方法模式
https://refactoringguru.cn/design-patterns/factory-method 工厂方法模式
https://blog.csdn.net/ShuSheng0007/article/details/86636494 秒懂设计模式之工厂方法模式
https://www.runoob.com/design-pattern/factory-pattern.html 工厂模式