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常用设计模式：工厂方法模式

news 2025/11/14 7:41:23

在软件开发中，对象创建是最基础也是最关键的操作之一。随着项目规模的增长，直接使用 new 关键字创建对象会导致代码高度耦合，难以维护和扩展。工厂方法模式正是为了解决这一问题而生的经典设计模式。

什么是工厂方法模式？

工厂方法模式是一种创建型设计模式，它定义了一个创建对象的接口，但让子类决定实例化哪个类。这种模式将对象的实例化推迟到子类，从而实现了创建逻辑与使用逻辑的分离。

核心概念解析

工厂方法模式包含以下几个关键角色：

产品接口（Product Interface）：定义了产品对象的通用接口
具体产品（Concrete Products）：实现产品接口的具体类
创建者（Creator）：声明工厂方法，返回产品对象
具体创建者（Concrete Creators）：重写工厂方法，返回具体产品实例

为什么使用工厂方法模式？

解决紧耦合问题

考虑以下紧耦合的代码：

class Car {drive() {console.log('Driving a car');}
}class Truck {drive() {console.log('Driving a truck');}
}// 客户端代码直接依赖具体类
const vehicle1 = new Car();
const vehicle1 = new Truck();

这种写法的问题在于，客户端代码直接依赖于具体类，一旦需要添加新的车辆类型或修改创建逻辑，就需要在所有使用的地方进行修改。

实现开闭原则

工厂方法模式帮助你的代码遵循开闭原则：对扩展开放，对修改关闭。你可以添加新的产品类型而无需修改现有代码。

工厂方法模式实现

让我们通过一个完整的示例来理解工厂方法模式。

第一步：定义产品接口

interface Vehicle {drive(): void;getInfo(): string;
}

第二步：实现具体产品类

class Car implements Vehicle {drive() {console.log('Driving a car');}getInfo(): string {return 'This is a car with 4 seats';}
}class Truck implements Vehicle {drive() {console.log('Driving a truck');}getInfo(): string {return 'This is a truck for heavy loads';}
}class Motorcycle implements Vehicle {drive() {console.log('Riding a motorcycle');}getInfo(): string {return 'This is a motorcycle with 2 wheels';}
}

第三步：创建抽象创建者类

abstract class VehicleFactory {// 工厂方法public abstract createVehicle(): Vehicle;// 业务逻辑方法public deliverVehicle(): string {const vehicle = this.createVehicle();vehicle.drive();return vehicle.getInfo();}
}

第四步：实现具体创建者类

class CarFactory extends VehicleFactory {public createVehicle(): Vehicle {return new Car();}
}class TruckFactory extends VehicleFactory {public createVehicle(): Vehicle {return new Truck();}
}class MotorcycleFactory extends VehicleFactory {public createVehicle(): Vehicle {return new Motorcycle();}
}

第五步：客户端使用

function clientCode(factory: VehicleFactory) {console.log('Client: Delivery process started...');const result = factory.deliverVehicle();console.log(result);
}// 使用不同的工厂创建不同的产品
console.log('App: Launched with CarFactory.');
clientCode(new CarFactory());console.log('\nApp: Launched with TruckFactory.');
clientCode(new TruckFactory());console.log('\nApp: Launched with MotorcycleFactory.');
clientCode(new MotorcycleFactory());

高级应用：参数化工厂方法

在某些场景下，你可能希望通过参数来决定创建哪种产品：

class UniversalVehicleFactory extends VehicleFactory {constructor(private vehicleType: 'car' | 'truck' | 'motorcycle') {super();}public createVehicle(): Vehicle {switch (this.vehicleType) {case 'car':return new Car();case 'truck':return new Truck();case 'motorcycle':return new Motorcycle();default:throw new Error('Unknown vehicle type');}}
}// 使用参数化工厂
const carFactory = new UniversalVehicleFactory('car');
clientCode(carFactory);

结合 TypeScript 的高级特性

使用泛型增强类型安全

abstract class GenericVehicleFactory<T extends Vehicle> {public abstract createVehicle(): T;public deliverVehicle(): string {const vehicle = this.createVehicle();vehicle.drive();return vehicle.getInfo();}
}class GenericCarFactory extends GenericVehicleFactory<Car> {public createVehicle(): Car {return new Car();}
}

利用枚举提高代码可读性

enum VehicleType {CAR = 'car',TRUCK = 'truck',MOTORCYCLE = 'motorcycle'
}class EnumVehicleFactory extends VehicleFactory {constructor(private type: VehicleType) {super();}public createVehicle(): Vehicle {switch (this.type) {case VehicleType.CAR:return new Car();case VehicleType.TRUCK:return new Truck();case VehicleType.MOTORCYCLE:return new Motorcycle();}}
}

实际应用场景

场景一：UI 组件库

在不同平台（Web、Mobile、Desktop）上创建相同功能的 UI 组件：

interface Button {render(): void;onClick(callback: () => void): void;
}class WebButton implements Button {render() { console.log('Rendering web button'); }onClick(callback: () => void) { /* web 实现 */ }
}class MobileButton implements Button {render() { console.log('Rendering mobile button'); }onClick(callback: () => void) { /* mobile 实现 */ }
}abstract class UIFactory {abstract createButton(): Button;abstract createModal(): Modal; // 假设有 Modal 接口
}class WebUIFactory extends UIFactory {createButton(): Button { return new WebButton(); }createModal(): Modal { return new WebModal(); }
}

场景二：数据库连接工厂

interface DatabaseConnection {connect(): void;query(sql: string): any[];
}class MySQLConnection implements DatabaseConnection {connect() { console.log('Connecting to MySQL'); }query(sql: string) { return []; }
}class PostgreSQLConnection implements DatabaseConnection {connect() { console.log('Connecting to PostgreSQL'); }query(sql: string) { return []; }
}abstract class DatabaseFactory {abstract createConnection(): DatabaseConnection;
}class MySQLFactory extends DatabaseFactory {createConnection(): DatabaseConnection {return new MySQLConnection();}
}

真实案例

TypeORM 的 Driver 工厂使用工厂方法来根据数据库类型创建不同驱动实例。

export class DriverFactory {create(connection: Connection): Driver {switch (connection.options.type) {case "mysql":return new MysqlDriver(connection)case "postgres":return new PostgresDriver(connection)case "sqlite":return new SqliteDriver(connection)// ...}}
}