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Java工厂方法模式详解

article 2025/8/13 18:15:01

工厂方法模式（Factory Method Pattern）是一种创建型设计模式，它将对象的创建和使用分离，通过定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类。这种模式提高了代码的可扩展性和可维护性，尤其适用于需要根据不同条件创建不同类型对象的场景。

核心概念

产品（Product）：定义产品的接口或抽象类。
具体产品（ConcreteProduct）：实现产品接口的具体类。
工厂（Creator）：声明创建产品的抽象方法（工厂方法）。
具体工厂（ConcreteCreator）：实现工厂方法，返回具体产品的实例。

简单工厂模式（静态工厂）

在介绍工厂方法模式前，先看一个简单工厂的实现：

// 产品接口
interface Product {void operation();
}// 具体产品
class ConcreteProductA implements Product {@Overridepublic void operation() {System.out.println("ConcreteProductA operation");}
}class ConcreteProductB implements Product {@Overridepublic void operation() {System.out.println("ConcreteProductB operation");}
}// 简单工厂类
class SimpleFactory {public static Product createProduct(String type) {switch (type) {case "A":return new ConcreteProductA();case "B":return new ConcreteProductB();default:throw new IllegalArgumentException("Unsupported product type");}}
}// 使用示例
public class Client {public static void main(String[] args) {Product productA = SimpleFactory.createProduct("A");productA.operation(); // 输出: ConcreteProductA operation}
}

缺点：简单工厂违反了开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。新增产品时需要修改工厂类的逻辑。

工厂方法模式（标准实现）

工厂方法模式将创建逻辑延迟到子类，避免修改基类：

// 产品接口
interface Product {void operation();
}// 具体产品
class ConcreteProductA implements Product {@Overridepublic void operation() {System.out.println("ConcreteProductA operation");}
}class ConcreteProductB implements Product {@Overridepublic void operation() {System.out.println("ConcreteProductB operation");}
}// 抽象工厂
abstract class Creator {// 工厂方法public abstract Product factoryMethod();// 业务逻辑public void someOperation() {Product product = factoryMethod();product.operation();}
}// 具体工厂A
class ConcreteCreatorA extends Creator {@Overridepublic Product factoryMethod() {return new ConcreteProductA();}
}// 具体工厂B
class ConcreteCreatorB extends Creator {@Overridepublic Product factoryMethod() {return new ConcreteProductB();}
}// 使用示例
public class Client {public static void main(String[] args) {Creator creatorA = new ConcreteCreatorA();creatorA.someOperation(); // 输出: ConcreteProductA operationCreator creatorB = new ConcreteCreatorB();creatorB.someOperation(); // 输出: ConcreteProductB operation}
}

工厂方法模式的变体

1. 参数化工厂方法

通过参数指定创建的产品类型，将选择逻辑移至工厂类：

abstract class Creator {public Product createProduct(String type) {Product product = factoryMethod(type);// 其他初始化逻辑return product;}protected abstract Product factoryMethod(String type);
}class ConcreteCreator extends Creator {@Overrideprotected Product factoryMethod(String type) {switch (type) {case "A":return new ConcreteProductA();case "B":return new ConcreteProductB();default:throw new IllegalArgumentException("Unsupported type");}}
}

2. 使用反射的工厂

通过类名或 Class 对象动态创建产品，避免大量的条件判断：

class ReflectiveCreator {public <T extends Product> T createProduct(Class<T> clazz) {try {return clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();} catch (Exception e) {throw new RuntimeException("Product creation failed", e);}}
}// 使用示例
ReflectiveCreator creator = new ReflectiveCreator();
Product productA = creator.createProduct(ConcreteProductA.class);