Java工厂方法模式

工厂方法模式是定义一个创建对象的接口，但让实现这个接口的类来决定实例化哪个类，工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。属于创建型，也属于GOF23种设计模式。

适用范围

• 1.创建对象需要大量重复的代码。
• 2.客户端（应用层）不依赖于产品类实例如何被创建、实现等细节。
• 3.一个类通过其子类来指定创建哪个对象。

优缺点

优点：用户只需要关心所需产品对应的工厂，无需关心创建细节。加入新产品符合开闭原则，提高可扩展性。

缺点：类的个人容易过多，增加复杂度。增加了系统的抽象性和理解难度。

示例

Video.java 视频抽象类，提供生产视频的抽象方法。

package com.zaiae.design.pattern.creational.factorymethod;

public abstract class Video {
    public abstract void produce();
}

JavaVideo.java Java视频类，继承视频抽象类，并实现自己的生产视频逻辑。

package com.zaiae.design.pattern.creational.factorymethod;

public class JavaVideo extends Video {

    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("录制一套Java课程视频");
    }
}

PythonVideo.java Python视频类，继承视频抽象类，并实现自己的生产视频逻辑。

package com.zaiae.design.pattern.creational.factorymethod;

public class PythonVideo extends Video {

    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("录制一套Python课程视频");
    }
}

VideoFactory.java 生产视频的工厂方法基类，只定义规范和契约。我们该使用抽象类还是接口，需要根据实际需求来确定。

package com.zaiae.design.pattern.creational.factorymethod;

public abstract class VideoFactory {
    public abstract Video getVideo();
}

JavaVideoFactory.java 生产Java视频的工厂方法类，创建需要的对象。

package com.zaiae.design.pattern.creational.factorymethod;

public class JavaVideoFactory extends VideoFactory {
    @Override
    public Video getVideo() {
        return new JavaVideo();
    }
}

PythonVideoFactory.java 生产Python视频的工厂方法类，创建需要的对象。

package com.zaiae.design.pattern.creational.factorymethod;

public class PythonVideoFactory extends VideoFactory {
    @Override
    public Video getVideo() {
        return new PythonVideo();
    }
}

Test.java 客户端（应用层）调用工厂方法，创建需要的对象。

package com.zaiae.design.pattern.creational.factorymethod;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        VideoFactory videoFactory = new JavaVideoFactory();
        videoFactory.getVideo().produce();

        VideoFactory videoFactory1 = new PythonVideoFactory();
        videoFactory1.getVideo().produce();
    }
}

UML结构图：

JDK中的使用例子

例如在 java.util.Collection 接口中的 Iterator<E> iterator() 方法，就是一个工厂方法。

在具体的实现工厂 java.util.ArrayList 中重写 Iterator<E> iterator() 方法，用于创建 Iterator 实例对象。

public Iterator<E> iterator() {
    return new Itr();
}

private class Itr implements Iterator<E> {
    int cursor;       // index of next element to return
    int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
    int expectedModCount = modCount;

    Itr() {}

    public boolean hasNext() {
        return cursor != size;
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public E next() {
        checkForComodification();
        int i = cursor;
        if (i >= size)
            throw new NoSuchElementException();
        Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
        if (i >= elementData.length)
            throw new ConcurrentModificationException();
        cursor = i + 1;
        return (E) elementData[lastRet = i];
    }

    public void remove() {
        if (lastRet < 0)
            throw new IllegalStateException();
        checkForComodification();

        try {
            ArrayList.this.remove(lastRet);
            cursor = lastRet;
            lastRet = -1;
            expectedModCount = modCount;
        } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

    @Override
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
        Objects.requireNonNull(consumer);
        final int size = ArrayList.this.size;
        int i = cursor;
        if (i >= size) {
            return;
        }
        final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
        if (i >= elementData.length) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
        while (i != size && modCount == expectedModCount) {
            consumer.accept((E) elementData[i++]);
        }
        // update once at end of iteration to reduce heap write traffic
        cursor = i;
        lastRet = i - 1;
        checkForComodification();
    }

    final void checkForComodification() {
        if (modCount != expectedModCount)
            throw new ConcurrentModificationException();
    }
}