如何编写Java工厂模式？

在Java中，工厂模式是一种创建型设计模式，用于解耦对象的创建与使用，它通过统一的接口创建对象，使代码更灵活、可维护，以下是详细实现方法，涵盖简单工厂和工厂方法两种常用形式：

为什么需要工厂模式？

1. 降低耦合：客户端无需知道具体类的创建细节。
2. 扩展性强：新增产品时，只需扩展工厂,无需修改客户端代码。
3. 统一管理：将对象创建逻辑集中处理,避免代码重复。

简单工厂模式（静态工厂）

通过一个静态方法根据输入参数创建不同对象：

// 1. 定义产品接口
interface Animal {
    void speak();
}
// 2. 实现具体产品
class Dog implements Animal {
    @Override
    public void speak() {
        System.out.println("Woof!");
    }
}
class Cat implements Animal {
    @Override
    public void speak() {
        System.out.println("Meow!");
    }
}
// 3. 创建工厂类
class AnimalFactory {
    public static Animal createAnimal(String type) {
        if ("dog".equalsIgnoreCase(type)) {
            return new Dog();
        } else if ("cat".equalsIgnoreCase(type)) {
            return new Cat();
        }
        throw new IllegalArgumentException("Unknown animal type");
    }
}
// 4. 客户端使用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Animal dog = AnimalFactory.createAnimal("dog");
        dog.speak(); // 输出: Woof!
    }
}

工厂方法模式

为每个产品提供独立的工厂,符合开闭原则：

// 1. 产品接口（同上）
interface Animal { void speak(); }
// 2. 具体产品（同上）
class Dog implements Animal { /*...*/ }
class Cat implements Animal { /*...*/ }
// 3. 定义抽象工厂
interface AnimalFactory {
    Animal createAnimal();
}
// 4. 实现具体工厂
class DogFactory implements AnimalFactory {
    @Override
    public Animal createAnimal() {
        return new Dog();
    }
}
class CatFactory implements AnimalFactory {
    @Override
    public Animal createAnimal() {
        return new Cat();
    }
}
// 5. 客户端使用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        AnimalFactory dogFactory = new DogFactory();
        Animal dog = dogFactory.createAnimal();
        dog.speak(); // 输出: Woof!
    }
}

工厂模式最佳实践

1. 适用场景：

   • 系统需要支持多种相似对象
   • 创建逻辑复杂（如依赖配置或环境）
   • 需要统一管理对象生命周期（如连接池）

2. 优势：

   • 符合单一职责原则（创建逻辑独立）
   • 易于单元测试（可Mock工厂）
   • 支持开闭原则（扩展无需修改已有代码）

3. 注意事项：

   • 避免过度设计：简单场景可直接用new
   • 优先选择工厂方法模式，扩展性更强
   • 结合Spring等框架时，常用@Bean或XML配置实现工厂

工厂模式 vs 抽象工厂模式

• 工厂方法：针对单一产品等级结构（如动物）。
• 抽象工厂：用于创建产品族（例如同时创建动物和食物），结构更复杂,适合大型系统。

通过工厂模式，Java开发者能构建高内聚、低耦合的系统，实际项目中可结合Spring框架的FactoryBean或Lombok的@Builder进一步简化代码,掌握此模式是提升设计能力的关键一步。

引用说明：本文代码示例参考自《Head First Design Patterns》创建型模式章节，并结合Oracle官方Java文档中接口与工厂模式的实践建议，设计模式概念定义参考了GoF（Gang of Four）经典著作《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》。