工厂方法模式

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工厂方法模式

在面向对象编程中，工厂方法模式（Factory Method Pattern） 是一种经典的创建型设计模式。它通过定义一个用于创建对象的接口，但让子类决定实例化哪一个类，从而将对象的创建延迟到子类中。本篇博客将结合一个具体的案例——电视机工厂系统，深入讲解工厂方法模式的结构、实现要点、优缺点，并完整展示如何在 Java 中实现该模式。

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一、任务背景

假设我们有一个电视机生产系统，最初只有一个工厂负责生产所有品牌的电视机。但随着业务扩展，我们需要支持海尔、海信、TCL、创维等多个品牌，并希望在新增品牌时无需修改原有代码，以提高系统的灵活性和可扩展性。

这时，工厂方法模式就派上了用场。

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二、工厂方法模式的角色

工厂方法模式包含以下四个核心角色：

角色	说明
Product（抽象产品）	定义产品的接口，所有具体产品都必须实现该接口。例如 TV 接口。
ConcreteProduct（具体产品）	实现抽象产品接口的具体类。如 HaierTV、HisenseTV。
Factory（抽象工厂）	声明工厂方法，该方法返回一个 Product 类型的对象。如 TVFactory 接口。
ConcreteFactory（具体工厂）	实现工厂方法，负责创建具体产品对象。如 HaierTVFactory、HisenseTVFactory。

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三、实现要点

1. 统一产品接口
   所有产品（电视机）必须实现同一个接口（TV），确保客户端代码可以以统一方式使用不同品牌的产品。
2. 抽象工厂接口
   定义一个工厂接口（TVFactory），声明创建产品的方法（produceTV()）。
3. 具体工厂实现
   每个品牌对应一个具体工厂类，重写工厂方法，返回对应品牌的产品实例。
4. 配置驱动创建
   通过配置文件（如 XML）动态指定要使用的工厂类，实现运行时解耦。

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四、代码实现

1. 抽象产品接口：TV.java

package step3;public interface TV {void play();
}

2. 具体产品类

// HaierTV.java
package step3;public class HaierTV implements TV {@Overridepublic void play() {System.out.println("海尔电视机播放中......");}
}// HisenseTV.java
package step3;public class HisenseTV implements TV {@Overridepublic void play() {System.out.println("海信电视机播放中......");}
}

3. 抽象工厂接口：TVFactory.java

package step3;public interface TVFactory {TV produceTV();
}

4. 具体工厂类（填空部分）

// HaierTVFactory.java
package step3;public class HaierTVFactory implements TVFactory {@Overridepublic TV produceTV() {return new HaierTV(); // ← 填空处}
}// HisenseTVFactory.java
package step3;public class HisenseTVFactory implements TVFactory {@Overridepublic TV produceTV() {return new HisenseTV(); // ← 填空处}
}

5. 配置文件读取工具：XMLUtil.java

package step3;import org.w3c.dom.Document;
import org.w3c.dom.Node;
import org.w3c.dom.NodeList;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilder;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;
import java.io.File;public class XMLUtil {public static Object getBean() {try {DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();Document doc = builder.parse(new File("./src/FactoryMethodconfig.xml"));NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();String cName = classNode.getNodeValue();Class<?> c = Class.forName(cName);return c.newInstance();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();return null;}}
}

6. 客户端代码：Client.java

package step3;public class Client {public static void main(String args[]) {try {TV tv;TVFactory factory;factory = (TVFactory) XMLUtil.getBean(); // 从配置文件读取工厂类tv = factory.produceTV();tv.play();} catch (Exception e) {System.out.println(e.getMessage());}}
}

7. 配置文件示例：FactoryMethodconfig.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<config><className>step3.HaierTVFactory</className>
</config>

若想切换为海信电视，只需将 <className> 改为 step3.HisenseTVFactory，无需修改任何 Java 代码！

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五、工厂方法模式的缺点

尽管工厂方法模式带来了良好的扩展性，但也存在一些不足：

• 类数量成对增加：每新增一个产品，就需要新增一个对应的工厂类，系统复杂度上升。
• 抽象层次加深：对初学者而言，理解多个抽象层和间接调用可能有一定难度。
• 配置管理成本：依赖外部配置（如 XML）虽然灵活，但也增加了部署和维护的复杂性。

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六、总结

通过本案例可以看出，工厂方法模式完美解决了“在不修改现有代码的前提下扩展新产品”的问题，符合开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。

当你需要：

• 支持多种产品变体；
• 将对象创建逻辑与使用逻辑分离；
• 通过配置动态切换实现类；

那么，工厂方法模式是一个非常合适的选择。

💡 扩展思考：如果产品种类非常多（如上百种电视品牌），可以考虑结合反射 + 注解或使用Spring 的 BeanFactory来进一步简化工厂类的编写。

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设计模式不是银弹，而是工具。合理使用，方能事半功倍。