1. 工廠方法模式簡介

工廠方法模式（Factory Method Pattern）是一種創建型設計模式，它提供了一種將對象的實例化過程延遲到子類中去實現的方式。簡單來說，它定義了一個創建對象的接口，但讓子類決定要實例化哪一個類。這使得系統在不修改已有代碼的情況下，能夠引入新的產品類型，從而提高了系統的可擴展性和靈活性。

該模式的核心思想是將對象的創建與使用分離，客戶端只需要知道所需產品對應的工廠，而無需關心具體的創建細節。這符合“開閉原則”，即對擴展開放，對修改關閉。

2. 模式結構

工廠方法模式主要包含以下角色：

• 抽象產品（Product）：定義了產品的接口，是工廠方法創建的所有對象的超類。
• 具體產品（Concrete Product）：實現了抽象產品接口的具體類。
• 抽象工廠（Creator）：聲明了工廠方法，該方法返回一個抽象產品類型的對象。它可能還包含一些依賴于產品的核心業務邏輯。
• 具體工廠（Concrete Creator）：重寫了工廠方法，返回一個具體產品的實例。

它們之間的關系可以概括為：具體工廠創建具體產品，但返回給客戶端的是抽象產品類型。

3. 示例：生產不同交通工具

假設我們需要一個系統來生產不同的交通工具，如汽車和自行車。使用工廠方法模式可以實現如下：

`java // 1. 抽象產品 interface Vehicle { void drive(); }

// 2. 具體產品
class Car implements Vehicle {
@Override
public void drive() {
System.out.println("Driving a car...");
}
}

class Bicycle implements Vehicle {
@Override
public void drive() {
System.out.println("Riding a bicycle...");
}
}

// 3. 抽象工廠
abstract class VehicleFactory {
// 工廠方法
public abstract Vehicle createVehicle();

public void deliverVehicle() {
Vehicle vehicle = createVehicle();
System.out.println("Preparing delivery...");
vehicle.drive();
}
}

// 4. 具體工廠
class CarFactory extends VehicleFactory {
@Override
public Vehicle createVehicle() {
return new Car();
}
}

class BicycleFactory extends VehicleFactory {
@Override
public Vehicle createVehicle() {
return new Bicycle();
}
}

// 5. 客戶端代碼
public class Client {
public static void main(String[] args) {
VehicleFactory carFactory = new CarFactory();
carFactory.deliverVehicle();

VehicleFactory bikeFactory = new BicycleFactory();
bikeFactory.deliverVehicle();
}
}
`

運行結果：
`
Preparing delivery...
Driving a car...
Preparing delivery...
Riding a bicycle...
`

在這個例子中，VehicleFactory 的 deliverVehicle() 方法是一個模板方法，它調用了抽象的 createVehicle() 工廠方法。具體的創建邏輯由子類 CarFactory 和 BicycleFactory 實現。客戶端只需與抽象工廠和抽象產品交互，完全與具體類解耦。

4. 優點與適用場景

優點：
- 良好的封裝性：客戶端無需知道所創建的具體產品類名，只需要知道對應的工廠即可。
- 優秀的可擴展性：如果需要增加新的產品，只需添加一個新的具體產品類和一個對應的具體工廠類，無需修改現有代碼。
- 符合開閉原則：對擴展開放，對修改關閉。
- 解耦客戶端與具體產品：客戶端只依賴于抽象，降低了系統的耦合度。

適用場景：
- 當一個類無法預知它必須創建的對象的類時。
- 當一個類希望由其子類來指定它所創建的對象時。
- 當需要將對象的創建與使用分離，使系統更符合單一職責原則時。
- 在框架設計中，經常使用工廠方法模式讓用戶通過繼承來擴展框架的功能。

5. 工廠方法模式與簡單工廠模式

初學者容易混淆工廠方法模式和簡單工廠模式。它們的區別在于：

• 簡單工廠模式：由一個工廠類根據傳入的參數，動態決定創建哪一種產品類的實例。它最大的缺點是工廠類職責過重，且增加新產品需要修改工廠類邏輯，違反了開閉原則。
• 工廠方法模式：將具體產品的創建延遲到子類中。核心工廠類不再負責所有產品的創建，而是將創建工作交給子類去做。自己則成為一個抽象工廠角色，僅負責給出具體工廠子類必須實現的接口。

可以說，工廠方法模式是簡單工廠模式的進一步抽象和推廣。

6.

工廠方法模式通過引入抽象工廠和具體工廠的層次結構，將對象的實例化延遲到子類，提供了一種靈活的擴展機制。它是面向對象設計中“依賴抽象，而非具體”這一原則的完美體現。在需要管理系統復雜性、提高代碼可維護性和可擴展性的場景下，工廠方法模式是一個極具價值的工具。掌握它，能幫助開發者構建出更加健壯和靈活的軟件架構。