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工厂模式：解耦对象创建与使用的设计模式
一、模式核心：封装对象创建逻辑，客户端无需关心具体实现
在软件开发中，当创建对象的逻辑复杂或频繁变化时，直接在客户端代码中 new 对象会导致耦合度高、难以维护。例如，创建不同类型的日志记录器（文件日志、数据库日志）时，客户端若直接依赖具体类，后续新增日志类型需修改所有调用处。
工厂模式（Factory Pattern） 通过引入一个工厂类，将对象的创建逻辑封装起来，客户端只需通过工厂类获取对象，无需知道对象的具体创建过程。核心解决：
- 解耦创建与使用：客户端与具体产品类解耦，专注于业务逻辑。
- 集中管理创建逻辑：对象创建规则统一在工厂类中维护，便于修改和扩展。
- 符合开闭原则：新增产品类型时，只需扩展工厂类，无需修改现有客户端代码。
核心角色
- 抽象产品（Product）：定义产品的公共接口（如日志记录器的
log()方法）。 - 具体产品（Concrete Product）：实现抽象产品接口，如
FileLogger、DatabaseLogger。 - 工厂类（Factory）：负责创建具体产品实例，返回抽象产品类型。
核心思想与 UML 类图
二、核心实现：日志记录器工厂
1. 定义抽象产品接口
// 日志记录器接口
public interface Logger { void log(String message); // 记录日志
}
2. 实现具体产品类
文件日志记录器
public class FileLogger implements Logger { @Override public void log(String message) { System.out.println("文件日志：" + message); }
}
数据库日志记录器
public class DatabaseLogger implements Logger { @Override public void log(String message) { System.out.println("数据库日志：" + message); }
}
3. 实现工厂类
public class LoggerFactory { // 根据类型创建日志记录器 public static Logger createLogger(String type) { switch (type.toUpperCase()) { case "FILE": return new FileLogger(); case "DATABASE": return new DatabaseLogger(); default: throw new IllegalArgumentException("不支持的日志类型：" + type); } }
}
4. 客户端调用
public class ClientDemo { public static void main(String[] args) { // 通过工厂获取文件日志记录器 Logger fileLogger = LoggerFactory.createLogger("file"); fileLogger.log("系统启动"); // 通过工厂获取数据库日志记录器 Logger dbLogger = LoggerFactory.createLogger("database"); dbLogger.log("用户登录"); }
}
输出结果：
文件日志：系统启动
数据库日志：用户登录
三、扩展：参数化配置实现动态工厂
为避免硬编码产品类型，可通过配置文件（如config.properties）动态指定产品类，提升灵活性。
1. 创建配置文件（src/config.properties）
logger.type=file
2. 修改工厂类读取配置
import java.io.IOException;
import java.util.Properties; public class LoggerFactory { private static final String CONFIG_FILE = "config.properties"; public static Logger createLogger() { try { // 读取配置文件 Properties prop = new Properties(); prop.load(LoggerFactory.class.getClassLoader().getResourceAsStream(CONFIG_FILE)); String type = prop.getProperty("logger.type"); // 根据配置创建产品 switch (type.toUpperCase()) { case "FILE": return new FileLogger(); case "DATABASE": return new DatabaseLogger(); default: throw new IllegalArgumentException("配置错误：未知日志类型"); } } catch (IOException e) { throw new RuntimeException("加载配置失败", e); } }
}
3. 客户端简化调用
public class ClientDemo { public static void main(String[] args) { Logger logger = LoggerFactory.createLogger(); // 自动根据配置创建 logger.log("动态加载的日志记录器"); }
}
四、工厂模式 vs 抽象工厂模式
| 对比维度 | 工厂模式 | 抽象工厂模式 |
|---|---|---|
| 处理对象 | 单一产品类型（如 Logger） | 产品族（如 Logger + LogAnalyzer） |
| 扩展性 | 新增产品需修改工厂类 | 新增产品族只需扩展新工厂 |
| 复杂度 | 简单，适合小型场景 | 复杂，适合多产品族的大型系统 |
| 典型场景 | 单一类型对象创建（如日志、数据库连接） | 跨平台组件（如 Windows/Linux 界面组件） |
五、适用场景
| 场景 | 示例 | 优势 |
|---|---|---|
| 对象创建逻辑复杂 | 涉及参数校验、资源初始化的对象 | 封装复杂逻辑，避免客户端臃肿 |
| 多类型产品切换 | 不同环境下使用不同实现（如测试 / 生产环境） | 客户端无需修改，通过工厂动态切换 |
| 遵循迪米特法则 | 减少客户端与具体类的直接依赖 | 降低耦合度，提升可维护性 |
六、总结
工厂模式通过 “封装创建，暴露接口” 的设计，使客户端代码更简洁、可维护性更高。它是创建型模式的基础，在 Java 集合框架（如Calendar.getInstance()）、Spring 框架（Bean 工厂）中广泛应用。
扩展思考：
- 工厂模式有哪些变种？（如静态工厂、工厂方法模式）
- 如何结合反射机制进一步优化工厂类？