工厂方法模式示例 (代码实现)

这个示例以生产电视机为例，完整地展示了工厂方法模式的四个角色是如何通过代码实现的。

a. 代码结构与实现分析

• 角色1: Product (抽象产品)

  • 代码: public abstract class Product { public abstract void productMethod(); }
  • 解析: 这里定义了一个抽象类 Product，它代表了所有产品的通用接口。在这个例子中，可以理解为“电视机”。它包含一个抽象方法 productMethod()，可以理解为电视机的通用功能，比如“播放”。

• 角色2: ConcreteProduct (具体产品)

  • 代码: class ConcreteProduct extends Product { @Override public void productMethod() { System.out.println("海尔电视机播放中......"); } }
  • 解析: ConcreteProduct 类继承了 Product 抽象类，并实现了 productMethod() 方法。这代表一个具体的产品，即“海尔电视机”。当调用它的 productMethod() 时，它会执行自己特定的业务逻辑。

• 角色3: Creator (抽象工厂)

  • 代码: abstract class Creator { public abstract Product factoryMethod(); }
  • 解析: 这里定义了一个抽象工厂 Creator，它声明了一个核心的工厂方法 factoryMethod()。这个方法的返回类型是抽象产品 Product。它只负责定义创建产品的接口，但不负责实现，将具体的创建过程延迟到子类中。

• 角色4: ConcreteCreator (具体工厂)

  • 代码: class ConcreteCreator extends Creator { @Override public Product factoryMethod() { System.out.println("海尔电视机工厂生产海尔电视机。"); return new ConcreteProduct(); } }
  • 解析: ConcreteCreator 继承了抽象工厂 Creator，并实现了 factoryMethod()。它的职责非常明确：创建并返回一个具体的 ConcreteProduct 实例。在这个例子中，“海尔电视机工厂”(ConcreteCreator) 专门负责生产“海尔电视机”(ConcreteProduct)。

b. 客户端实现与模式精髓

图片描述：展示了Client类的main方法，其中有两种创建Creator的方式，一种是直接new，另一种是被注释掉的、推荐使用的“XML+Java反射”方式。下方显示了程序的运行结果。

客户端 (Client) 的代码是理解工厂方法模式如何实现解耦和开闭原则的关键。

• 客户端职责: 客户端的目的是使用产品，而不是关心产品是如何被创建的。

• 实现方式一：直接实例化具体工厂 (不够灵活)

  • 代码:

    //面向抽象编程，提高了程序的灵活性；不使用“XML+Java反射”方式
    Creator creator = new ConcreteCreator(); //可以选择其它的具体创建者
    Product product = creator.factoryMethod(); //创建产品
    product.productMethod(); //使用产品方法
    

  • 解析:
    1. 客户端代码首先 new 了一个具体工厂 ConcreteCreator。
    2. 然后通过这个工厂实例调用 factoryMethod() 来获得一个 Product 对象。
    3. 最后调用产品的 productMethod() 方法。
  • 总结: 这种方式虽然实现了产品创建和使用的分离（客户端只知道 Product 接口，不知道 ConcreteProduct），但客户端代码硬编码了 new ConcreteCreator()，即客户端与具体工厂发生了耦合。如果现在需要换成“海信电视机工厂”，就必须修改客户端的这行代码，这在一定程度上还是违反了开闭原则。

• 实现方式二：XML配置文件 + Java反射 (推荐方式)

  • 代码:

    //推荐使用“XML配置文件+Java反射”方式
    //当新增产品时，只需要同时创建具体产品类及相应的具体工厂类，并对配置文件做相应地修改
    try {
        Creator creator = (Creator) XMLUtil.getBean(); //强制类型转换
        Product product = creator.factoryMethod(); //调用抽象方法
        product.productMethod(); //调用抽象方法
    } catch (Exception e) {
        System.out.println(e.getMessage());
    }
    

  • 解析:
    1. 这种方式是工厂方法模式的最佳实践。客户端代码中不再出现任何具体工厂的类名。
    2. 具体使用哪个工厂，是由一个外部的XML配置文件来决定的。例如，XML文件中可能写着 <className>com.example.ConcreteCreator</className>。
    3. XMLUtil.getBean() 方法（一个辅助工具类）会读取这个XML文件，获取其中配置的类名字符串。
    4. 然后，它利用Java的反射机制，根据这个字符串动态地创建该类的实例。
    5. 客户端代码拿到这个实例后，向上转型为抽象工厂 Creator，然后就可以正常使用了。
  • 总结: 这是实现开闭原则的终极形态。如果现在需要将“海尔电视机”换成“海信电视机”，我们只需要：
    1. 新增 HisenseProduct 类和 HisenseCreator 类。
    2. 只修改XML配置文件中的类名为 com.example.HisenseCreator。
    3. 客户端的 Client.java 代码完全不需要任何修改，甚至不需要重新编译。
       这使得系统在扩展新产品时，真正做到了对修改关闭，对扩展开放。

• 运行结果分析

  • 海尔电视机工厂生产海尔电视机。 — 这是 ConcreteCreator 的 factoryMethod 被调用时打印的。
  • 海尔电视机播放中...... — 这是 Client 在获得 Product 对象后，调用其 productMethod 时打印的。
  • 这个结果清晰地展示了“先由具体工厂创建产品，再由客户端使用产品”的完整流程。