《工厂方法模式》｜设计模式系列第03篇

系列：创建型模式 · 工厂方法模式（Factory Method Pattern）
关键词：工厂抽象、产品抽象、单一产品族、开闭原则、解耦创建与使用

一、什么是工厂方法模式

工厂方法模式（Factory Method Pattern）：定义一个创建产品的抽象工厂接口，让子类决定实例化哪一个产品类。工厂方法将对象实例化延迟到子类。

属于创建型设计模式。
简单理解：
不再由一个大工厂负责生产所有产品，而是一个工厂对应一类产品。抽象工厂定义生产规范，具体工厂负责生产对应的具体产品。

核心意图

把对象创建逻辑和业务使用代码分离，使用者只依赖抽象产品，不用关心 new 哪一个具体类。新增产品时，只需要新增产品类 + 新增对应的工厂类，不修改原有代码，符合开闭原则。

适用场景

客户端不知道需要创建对象的具体类型
程序需要动态决定要创建哪一类对象
产品未来需要持续扩展，新增产品种类
封装对象创建的复杂逻辑

⚠️ 缺点预警：产品增多时，类数量会成倍增长（每新增一个产品，就要新增产品类 + 工厂类），带来类爆炸。

二、UML结构图

角色划分：

Product（抽象产品）：定义产品公共接口
ConcreteProduct（具体产品）：实现抽象产品接口
Factory（抽象工厂）：声明工厂方法，返回抽象产品
ConcreteFactory（具体工厂）：重写工厂方法，返回对应的具体产品实例

三、Java 完整示例

1. 抽象产品 Product

// 抽象产品：日志记录器 Logger
public interface Logger {
    void log(String message);
}

2. 具体产品

// 文件日志
public class FileLogger implements Logger {
    @Override
    public void log(String message) {
        System.out.println("【文件日志】" + message);
    }
}

// 控制台日志
public class ConsoleLogger implements Logger {
    @Override
    public void log(String message) {
        System.out.println("【控制台日志】" + message);
    }
}

3. 抽象工厂 Factory

// 抽象工厂：日志工厂
public interface LoggerFactory {
    Logger createLogger();
}

4. 具体工厂

// 文件日志工厂
public class FileLoggerFactory implements LoggerFactory {
    @Override
    public Logger createLogger() {
        return new FileLogger();
    }
}

// 控制台日志工厂
public class ConsoleLoggerFactory implements LoggerFactory {
    @Override
    public Logger createLogger() {
        return new ConsoleLogger();
    }
}

5. 客户端调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        LoggerFactory factory = new FileLoggerFactory();
        Logger logger = factory.createLogger();
        logger.log("工厂方法模式测试日志");

        LoggerFactory factory2 = new ConsoleLoggerFactory();
        Logger logger2 = factory2.createLogger();
        logger2.log("控制台输出日志");
    }
}

客户端只和 Logger、LoggerFactory 抽象打交道，new FileLogger() 被封装在工厂内部。
如果后续新增数据库日志 DBLogger，只需要新增 DBLogger 和 DBLoggerFactory，原有代码完全不用改动。

四、优缺点总结

✅ 优点

符合开闭原则：新增产品无需修改现有代码
符合单一职责：创建逻辑放在工厂类，业务类只负责业务
客户端只依赖抽象，降低耦合

❌ 缺点

每新增一个产品，都要增加产品类和工厂类，类爆炸
抽象层次多，代码复杂度上升

五、和简单工厂（静态工厂）对比

简单工厂（静态工厂）：一个工厂类，根据参数判断创建不同产品；新增产品要修改工厂内部if逻辑，违反开闭原则。
工厂方法模式：工厂抽象化，每个产品对应独立工厂；新增产品扩展类，不修改旧代码，满足开闭原则。

简单工厂不属于GoF23种设计模式，是工厂方法的简化版本。

六、框架源码应用

JDK java.util.Calendar#getInstance()
Spring BeanFactory，工厂方法创建Bean实例
JDK java.net.URLStreamHandlerFactory

七、小结

工厂方法核心就是：抽象工厂定义生产标准，具体工厂生产具体产品，创建延迟到子类。
适合产品持续扩展场景；产品很少、基本不会新增时，优先简单工厂，避免类爆炸。