三言兩語說透設計模式的藝術-工廠方法模式
1寫在前面
前面寫到簡單工廠模式雖然比較簡單，將實例的創建和使用分類，客戶端只需使用由工廠類創建的對象即可，無需關心對象的創建過程。但是這個系統仍然存在問題：
1）工廠類過于龐大，包含了大量的if判斷語句代碼，導致維護和測試難度增加；
2）當前只存在一個工廠類，在需要添加新產品時，由于靜態工廠方法通過傳入參數創建不同的產品，必須修改工廠了的源碼，違背了開閉原則。
對此，需要對簡單工廠模式進行優化，使其具有更好的靈活性和擴展性。這也是工廠方法模式的由來。
2工廠方法模式
工廠方法模式(Factory Method Pattern)是簡單工廠模式的進一步抽象和推廣。在工廠方法模式中，不再提供一個統一的工廠類來創建所有的產品對象，而是針對不同產品提供不同的工廠，使每個工廠只負責創建對應的產品。
工廠方法模式，是對簡單工廠模式進行重構，即定義一個用于創建對象的接口，讓子類決定實例化哪個類。工廠方法使一個類的實例化延遲到其子類。
工廠方法模式包含以下主要角色：
- 抽象工廠(Abstract Factory)：提供了創建產品的接口，調用者通過它訪問產品。
- 具體工廠(ConcreteFactory)：實現了抽象工廠接口，完成具體產品的創建。
- 抽象產品(Product)：定義了產品的規范，描述了產品的主要特性和功能。
- 具體產品(ConcreteProduct)：實現了抽象產品角色所定義的接口，由具體工廠來創建，它同具體工廠之間往往存在依賴關系。
工廠方法模式的主要優點：
- 封裝了產品創建過程，調用者只需關心所需產品類型。
- 實現了開閉原則，增加新產品無需修改之前工廠類代碼。
- 調用者無需知道產品類名，實現解耦，符合依賴倒轉原則。
- 易于擴展新產品，滿足開閉原則，增加新產品僅需新增一個具體產品類和具體工廠類，無需修改現存代碼。
可能的缺點：
- 每增加一個產品就需要增加一個具體工廠，導致系統中類的個數成倍增加。
- 復雜產品需要對應復雜工廠類，不易維護。
3工廠方法模式的實現
我們使用 Typescript 代碼來實現一個簡單的工廠方法模式：
首先定義抽象產品類和具體產品類：
interface Food {
getType(): string;
}
class Hamburger implements Food {
getType() {
return 'Hamburger';
}
}
class Hotdog implements Food {
getType() {
return 'Hotdog';
}
}然后是抽象工廠類和具體工廠類：
abstract class FoodFactory {
abstract createFood(): Food;
}
class HamburgerFactory extends FoodFactory {
createFood() {
return new Hamburger();
}
}
class HotdogFactory extends FoodFactory {
createFood() {
return new Hotdog();
}
}客戶端代碼：
const hamburgerFactory = new HamburgerFactory();
const hamburger = hamburgerFactory.createFood();
const hotdogFactory = new HotdogFactory();
const hotdog = hotdogFactory.createFood();客戶端通過具體工廠來獲取需要的產品，不關心實際產品類名。
在抽象工廠中使用泛型
我們可以使用泛型來定義產品類型：
interface FoodFactory<T extends Food> {
createFood(): T;
}
// 實現時指定泛型
class HamburgerFactory implements FoodFactory<Hamburger> {
// ...
}這樣可以使工廠方法返回類型更加明確。
將工廠抽象成函數
工廠方法也可以簡單實現為函數:
function createFood(type: 'Hamburger' | 'Hotdog') {
switch(type) {
case 'Hamburger':
return new Hamburger();
case 'Hotdog':
return new Hotdog();
}
}這種方式更簡單，降低了代碼的復雜度，但缺少面向對象的靈活性。
工廠方法模式 vs 簡單工廠模式
簡單工廠模式中工廠類負責所有產品的創建；而工廠方法模式中每一個具體工廠類只負責創建對應的一個產品，它將產品的創建推遲到子類。
兩者區別主要在:
- 簡單工廠中，工廠類負責所有產品創建。
- 工廠方法中，每個具體工廠只負責對應的產品。
- 工廠方法模式更加靈活，易擴展，但創建對象較多。
簡單工廠適合產品種類少的情況，工廠方法適合產品不斷擴展的場景。
應用實例：游戲工廠
我們可以使用工廠方法模式實現一個游戲工廠，用于生成不同類型的游戲對象。
首先是游戲基類和具體游戲類：
interface Game {
start()；
}
class RPG implements Game {
start() {
console.log('Starting RPG game');
}
}
class MMORPG implements Game {
start() {
console.log('Starting MMORPG game');
}
}然后是抽象工廠和具體工廠：
abstract class GameFactory {
abstract createGame(): Game;
}
class RPGFactory extends GameFactory {
createGame() {
return new RPG();
}
}
class MMORPGFactory extends GameFactory {
createGame() {
return new MMORPG();
}
}客戶端代碼：
const rpgFactory = new RPGFactory();
const rpgGame = rpgFactory.createGame();
rpgGame.start();
const mmorpgFactory = new MMORPGFactory();
const mmorpgGame = mmorpgFactory.createGame();
mmorpgGame.start();客戶端只需要關心游戲類型，而不關心具體類名。
4總結
工廠方法模式是一種廣泛使用的設計模式，它具有以下核心特點:
- 抽象工廠類負責定義創建對象的接口，而由子類實現CreateObject方法，實現了責任分解。
- 每個具體工廠類只負責創建對應的一個產品，一個工廠類對應一個產品類。
- 調用者只需要關心所需產品的類型，無需知道產品類名，實現了解耦。
- 易于擴展新產品，滿足開閉原則，當新增產品時只要增加一個具體工廠和產品類，無需修改之前代碼。
- 典型應用場景是針對同一抽象產品類有多個具體產品類的情況，而系統需要根據環境情況動態獲得不同的具體產品對象。
- 相比簡單工廠模式，工廠方法模式更加靈活，易擴展，但創建對象較多。
綜上，工廠方法模式通過面向對象封裝了對象創建過程，實現低耦合、高內聚的代碼，給系統提供了靈活的產品擴展方式，是非常流行與常用的設計模式。
