《设计模式》第三篇：工厂模式

本期内容为自己总结归档，共分6章，本人遇到过的面试问题会重点标记。

《设计模式》第一篇：初识

《设计模式》第二篇：单例模式

《设计模式》第三篇：工厂模式

《设计模式》第四篇：观察模式

《设计模式》第五篇：策略模式

《设计模式》第六篇：装饰器模式

《设计模式》第七篇：适配器模式

《设计模式》第八篇：创建型模式

《设计模式》第九篇：结构型模式

《设计模式》第十篇：行为型模式

《设计模式》第十一篇：总结&常用案例

(若有任何疑问，可在评论区告诉我，看到就回复)

一、工厂模式的核心思想

1.1 为什么需要工厂模式？

在软件设计中，对象的创建往往比使用更复杂，原因包括：

工厂模式的核心理念是：封装变化点。将对象创建这个变化点封装起来，让客户端代码保持稳定。

1.2 工厂模式的演化路径

工厂模式不是单一模式，而是一个模式家族

二、简单工厂模式

        专门定义一个类来负责创建其他类的实例，根据参数的不同创建不同类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。这个模式叫简单工厂模式（SimpleFactory），又称为静态工厂方法模式

2.1、优缺点

简单工厂的优点

简单工厂的缺点

• 如果产品的种类非常多，createProduct 方法会变得非常庞大，switch … case …（或 if … else …）的判断会变得非常多。

• 不符合开放—封闭原则（对拓展开放，对修改封闭），如果要增加或删除一个产品种类，就要修改 switch … case …（或 if … else …）的判断代码。

2.2、代码示例

// 产品接口
public interface Button {
void render();
}

// 具体产品
public class WindowsButton implements Button {
@Override
public void render() {
System.out.println("渲染Windows风格的按钮");
}
}

// 简单工厂
public class ButtonFactory {
public static Button createButton(String osType) {
if ("windows".equals(osType)) {
return new WindowsButton();
} else if ("macos".equals(osType)) {
return new MacOSButton();
}
throw new IllegalArgumentException("不支持的OS类型");
}
}

三、工厂方法模式

        工厂方法模式是简单工厂模式的一个升级版本，为解决简单工厂模式中不符合开放-封闭原则的问题，我们对 SimpleFactory 进行了一个拆分，抽象出一个父类 Factory，并增加多个子类分别负责创建不同的具体产品。

3.1、优缺点

优点：

• 解决了简单工厂模式中不符合 开放—封闭原则 的问题，使程序更容易拓展。

• 实现简单，因为工厂方法模式简单且易于拓展，因此在项目中应用的非常广泛，在很多标准库和开源项目中都能看到他的影子。

缺点：

• 对于有多种分类的产品，或具有二级分类的产品，工厂方法模式并不适用。(如果二级子类当作一级处理，会造成子类超级多)

3.2、代码示例

// 产品接口
public interface Logger {
void log(String message);
}

// 具体产品
public class FileLogger implements Logger {
@Override
public void log(String message) {
System.out.println("写入文件: " + message);
}
}

// 抽象工厂
public abstract class LoggerFactory {
public abstract Logger createLogger();
}

// 具体工厂
public class FileLoggerFactory extends LoggerFactory {
@Override
public Logger createLogger() {
return new FileLogger();
}
}

四、抽象工厂模式

        抽象工厂模式又是工厂方法模式的升级版本，工厂方法模式不能解决具有二级分类的产品的创建，抽象工厂模式就是用来解决这一缺陷的。

        工厂下有两个产品线，分为一级能源消耗、二级能源消耗。每个产品线都可以生产产品A和B。这种情况下，使用抽象工厂模式。

4.1、优缺点

优点：

• 解决了具有二级分类的产品的创建。

缺点：

• 如果产品的分类超过二级，如三级甚至更多的级，抽象工厂模式将会变得非常臃肿。

• 不能解决产品有多种分类多种组合的问题。

注意： 如果产品出现三级甚至更多级的分类怎么办？

答：优化业务逻辑，结合其他模式一起使用。例如工厂+中介

4.2、代码示例

// 抽象产品接口
public interface Button {
void render();
}

public interface TextBox {
void render();
}

// 抽象工厂
public interface GUIFactory {
Button createButton();
TextBox createTextBox();
}

// 具体工厂
public class WindowsFactory implements GUIFactory {
@Override
public Button createButton() {
return new WindowsButton();
}

@Override
public TextBox createTextBox() {
return new WindowsTextBox();
}
}

// 客户端
public class Application {
private GUIFactory factory;

public Application(GUIFactory factory) {
this.factory = factory;
}

public void renderUI() {
Button button = factory.createButton();
TextBox textBox = factory.createTextBox();
button.render();
textBox.render();
}
}

五、工厂模式在Spring框架中的应用

5.1 BeanFactory：Spring的核心工厂

BeanFactory是Spring IoC容器的核心接口，本质上是抽象工厂模式：

// BeanFactory接口定义（简化）
public interface BeanFactory {
Object getBean(String name);
<T> T getBean(Class<T> requiredType);
}

// ApplicationContext是增强版
public interface ApplicationContext extends BeanFactory {
// 更多企业级功能
}

5.2 FactoryBean：特殊的Bean创建逻辑

FactoryBean是一个特殊的Bean，用于自定义复杂对象的创建逻辑：

public interface FactoryBean<T> {
T getObject() throws Exception;
Class<?> getObjectType();
boolean isSingleton();
}

// 示例：创建复杂对象
@Component
public class ComplexObjectFactoryBean implements FactoryBean<ComplexObject> {

@Override
public ComplexObject getObject() throws Exception {
// 复杂的创建逻辑
ComplexObject obj = new ComplexObject();
obj.initialize();
return obj;
}

@Override
public Class<?> getObjectType() {
return ComplexObject.class;
}
}

关键点：

5.3 Spring中的工厂方法模式

Spring支持通过静态工厂方法和实例工厂方法创建Bean：

// XML配置方式
<bean id="service" class="com.example.ServiceFactory"
factory-method="createService"/>

// 注解配置方式
@Configuration
public class AppConfig {

@Bean
public Service service() {
return ServiceFactory.createService();
}
}

总结

工厂模式是创建型设计模式中最常用的模式之一：

记住：工厂模式是工具，不是目标。目标是写出清晰、可维护、可扩展的代码。