深入探究Factory Method設計模式

一、Factory Method設計模式介紹

Factory Method設計模式是一種創建型設計模式，它的主要目的是為了將對象的創建過程從主要業務邏輯中抽離出來，從而提高代碼的可維護性和可擴展性。在使用Factory Method模式時，我們將對象的創建交給了Factory Method，而業務邏輯的代碼只需要調用Factory Method提供的介面即可獲得對象。

Factory Method模式的核心是一個介面（或抽象類），用於規範所有具體工廠類所需要實現的方法。具體工廠類實現該介面，生產出具體的產品對象。

二、Factory Method設計模式的實現

1、簡單工廠模式

在簡單工廠模式中，我們需要一個根據傳入參數動態創建對象的工廠類。對於每一個需要創建的對象，我們都需要手動添加對應的創建方法。當需要創建新的對象時，我們不得不修改工廠類的內部邏輯。這種方式不僅不符合開閉原則，而且增加了工廠類的負擔。

interface Fruit {
    void produce();
}

class Apple implements Fruit {
    public void produce() {
        System.out.println("產生了一個蘋果！");
    }
}

class Strawberry implements Fruit {
    public void produce() {
        System.out.println("產生了一個草莓！");
    }
}

class FruitFactory {
    public Fruit createFruit(String type) {
        if("apple".equals(type)) {
            return new Apple();
        } else if("strawberry".equals(type)) {
            return new Strawberry();
        } else {
            return null;
        }
    }
}

public class SimpleFactoryTest {
    public static void main(String[] args) {
        FruitFactory factory = new FruitFactory();
        Fruit apple = factory.createFruit("apple");
        Fruit strawberry = factory.createFruit("strawberry");
        apple.produce();
        strawberry.produce();
    }
}

2、工廠方法模式

工廠方法模式是對簡單工廠模式的改進，在工廠方法模式中，我們將創建一個對象的方法抽象出來，在工廠抽象類中定義該方法的介面，具體工廠類實現這個方法來創建具體的產品對象。使用工廠方法模式時，我們可以通過擴展工廠抽象類和具體工廠類來創建新的對象，而無需修改已有的代碼。

interface Fruit {
    void produce();
}

class Apple implements Fruit {
    public void produce() {
        System.out.println("產生了一個蘋果！");
    }
}

class Strawberry implements Fruit {
    public void produce() {
        System.out.println("產生了一個草莓！");
    }
}

interface FruitFactory {
    Fruit createFruit();
}

class AppleFactory implements FruitFactory {
    public Fruit createFruit() {
        return new Apple();
    }
}

class StrawberryFactory implements FruitFactory {
    public Fruit createFruit() {
        return new Strawberry();
    }
}

public class FactoryMethodTest {
    public static void main(String[] args) {
        FruitFactory appleFactory = new AppleFactory();
        Fruit apple = appleFactory.createFruit();
        apple.produce();

        FruitFactory strawberryFactory = new StrawberryFactory();
        Fruit strawberry = strawberryFactory.createFruit();
        strawberry.produce();
    }
}

3、抽象工廠模式

抽象工廠模式是進一步的改進，它解決了工廠方法模式內部只能有一種產品類型的問題。在抽象工廠模式中，我們將多個工廠類抽象出來，每個工廠類負責創建一系列相關聯的產品。這樣，我們就可以生產不同的產品族並且可以保證一組產品一起生產，從而保證產品的兼容性。

interface Fruit {
    void produce();
}

interface Cake {
    void make();
}

class Apple implements Fruit {
    public void produce() {
        System.out.println("產生了一個蘋果！");
    }
}

class Strawberry implements Fruit {
    public void produce() {
        System.out.println("產生了一個草莓！");
    }
}

class Mousse implements Cake {
    public void make() {
        System.out.println("製作了一份慕斯蛋糕！");
    }
}

class Cheesecake implements Cake {
    public void make() {
        System.out.println("製作了一份芝士蛋糕！");
    }
}

interface FruitFactory {
    Fruit createFruit();
}

interface CakeFactory {
    Cake createCake();
}

class AppleFactory implements FruitFactory {
    public Fruit createFruit() {
        return new Apple();
    }
}

class StrawberryFactory implements FruitFactory {
    public Fruit createFruit() {
        return new Strawberry();
    }
}

class MousseFactory implements CakeFactory {
    public Cake createCake() {
        return new Mousse();
    }
}

class CheesecakeFactory implements CakeFactory {
    public Cake createCake() {
        return new Cheesecake();
    }
}

interface AbstractFactory {
    FruitFactory createFruitFactory();
    CakeFactory createCakeFactory();
}

class SpringFactory implements AbstractFactory {
    public FruitFactory createFruitFactory() {
        return new AppleFactory();
    }
    public CakeFactory createCakeFactory() {
        return new MousseFactory();
    }
}

class SummerFactory implements AbstractFactory {
    public FruitFactory createFruitFactory() {
        return new StrawberryFactory();
    }
    public CakeFactory createCakeFactory() {
        return new CheesecakeFactory();
    }
}

public class AbstractFactoryTest {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractFactory factory;
        Fruit fruit;
        Cake cake;

        factory = new SpringFactory();
        fruit = factory.createFruitFactory().createFruit();
        cake = factory.createCakeFactory().createCake();
        fruit.produce();
        cake.make();

        factory = new SummerFactory();
        fruit = factory.createFruitFactory().createFruit();
        cake = factory.createCakeFactory().createCake();
        fruit.produce();
        cake.make();
    }
}

三、結語

Factory Method模式是一種非常重要的設計模式，它可以幫助我們將對象的創建過程抽離出來，並實現業務邏輯和對象創建的松耦合。Factory Method模式有多種實現方式，每一種實現方式都有自己的特點和局限性，我們可以根據需要選擇合適的實現方式。