工厂模式三部曲 - 工厂方法模式

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紧接着上一篇文章开始写，这是本系列中的第二篇文章了，这篇文章主要讲一下工厂方法模式。在最后一篇抽象工厂模式的文章中，将会对这三篇文章进行一次总结。

这篇文章中并没有给出反射机制实现的代码，主要是因为工厂方法模式就是为了解决简单工厂模式的一些缺点，然而使用了反射机制的简单工厂模式已经不具备这些缺点，所以就不需要这篇文章中讲的内容了。这篇文章主要还是单一从设计模式的角度来讲一下这个模式，带大家认识一下这个设计模式。

本人理解可能不够深刻，这一系列文章中存在的问题，欢迎大家提出，谢谢！😊

什么是工厂方法模式？

工厂方法模式和简单工厂模式十分类似，大致结构是基本类似的。不同在于工厂方法模式对工厂类进行了进一步的抽象，将之前的一个工厂类抽象成了抽象工厂和工厂子类，抽象工厂定义一个创建抽象子类的接口，抽象工厂的子类实现这些接口并决定实例化哪个抽象子类。工厂子类决定着创建哪个抽象子类，外界决定着创建哪种工厂子类，抽象子类和工厂子类是一一对应的。

在工厂方法模式中，和简单工厂模式一样，对外隐藏了抽象子类的创建过程，外界只需要关心工厂类即可，负责实例化的工厂子类决定着最后的结果。

工厂方法模式主要包含四部分：

• 工厂抽象类：定义创建抽象子类的接口，通过接口返回具体的抽象子类。
• 工厂子类：继承自工厂抽象类，并重写父类的方法来创建对应的抽象子类。
• 抽象类：定义抽象子类所需的属性和方法，子类通过继承自抽象类获得这些方法。
• 抽象子类：继承自抽象类，实现具体的操作。

为什么要用工厂方法模式？

在简单工厂模式的代码中，如果我们没有使用反射机制，只是标准的简单工厂模式代码。会有一个问题，就是如果新增加其他运算功能，需要创建一个抽象子类，但是还需要修改工厂类中的代码逻辑，这种设计是不符合开放封闭原则的。开放封闭原则对于修改是关闭的，对于扩展是开放的。而且将所有的操作子类的判断和实例化都由一个工厂类完成，如果业务比较复杂会导致工厂类负担较重。

工厂方法模式将之前负责生成具体抽象子类的工厂类，抽象为工厂抽象类和工厂子类组成的一系列类。每创建一个抽象子类，就需要创建一个工厂子类，并且一一对应，由工厂子类去生成对应的抽象子类，由外界使用方来决定生成哪个工厂子类。这样在增加新的需求时，就不需要对工厂抽象类进行修改，而是对应新增的抽象子类创建对应的工厂子类即可。

业务场景

这里的业务场景还用之前简单工厂模式中提到的运算的例子，根据运算符的不同，计算两个值的结果。

UML类图

这张类图中增加了很多工厂子类，每一个抽象子类都对应着一个工厂子类。这样做的好处就是更佳灵活，每次新添加一个抽象子类，就生成一个工厂子类，对其他类没有任何影响。

简单工厂模式违背了开放封闭原则，每次添加和删除抽象子类的时候，都需要对工厂类进行操作，这样不仅对工厂类的扩展开放了，还开放了工厂类的修改，这就是违背开放封闭原则的。因为按照开放封闭原则，新增加一个需求，应该是在原有类的基础上进行扩展，而不是对原有类进行修改。这样整个模式在生成新算法类时，只是进行扩展而不对模式中原有的代码进行修改，这就是符合开放封闭原则的。

代码实现

工厂方法模式新建一个抽象子类时，选择算法的操作还是存在的，外界的灵活性依然存在，只是将原来由工厂类对抽象子类的创建，交给工厂子类去完成创建。之前增加和删除修改的是工厂类，现在是增加工厂子类，这也是开放封闭原则的一个体现。之前的简单工厂是在工厂类中创建抽象子类，工厂方法模式在工厂子类中创建抽象子类，依然封装了对象实例化的过程。

由于代码比较多，所以这里只贴出加法和减法运算的代码，其他运算代码类似。

创建运算抽象类，声明参与运算的两个属性和运算方法，下面的具体抽象子类继承自这个类。

@interface Operation : NSObject
@property (nonatomic, assign) CGFloat numberOne;
@property (nonatomic, assign) CGFloat numberTwo;
- (CGFloat)getResult;
@end

@implementation Operation
- (CGFloat)getResult {
    return 0;
}
@end

@interface OperationAdd : Operation
@end

@implementation OperationAdd
- (CGFloat)getResult {
    return self.numberOne + self.numberTwo;
}
@end

@interface OperationSub : Operation
@end

@implementation OperationSub
- (CGFloat)getResult {
    return self.numberOne - self.numberTwo;
}
@end

抽象工厂类，定义了实例化实际运算类的方法，由子类继承并实例化不同的运算类。

@interface Factory : NSObject
+ (Operation *)CreateOperation;
@end

@implementation Factory
+ (Operation *)CreateOperation {
    return nil;
}
@end

@interface FactoryAdd : Factory
@end

@implementation FactoryAdd
+ (Operation *)CreateOperation {
    return [OperationAdd new];
}
@end

@interface FactorySub : Factory
@end

@implementation FactorySub
+ (Operation *)CreateOperation {
    return [OperationSub new];
}
@end

外界使用时，直接实例化某个工厂子类即可，通过外界实例化某个工厂子类来选择具体的运算类。

- (void)viewDidLoad {
    Operation *oper = [FactoryAdd CreateOperation];
    oper.numberOne = 13;
    oper.numberTwo = 24;
    NSLog(@"result : %f", [oper getResult]);
}

当需求发生改变时，需要进行算法的切换，外界只需要将工厂子类调用类方法的类名换一下即可，其他地方都不用发生变化。这样做就像一个“开关”一样，在外界由这个工厂子类的类型控制着抽象子类的实例化类型，而我们并不知道抽象子类实例化的过程。

工厂方法模式的优缺点

优点

工厂方法模式的的优点在于更大的灵活性，增加或删除某种运算都不会对其他地方造成影响，更佳符合开放封闭原则。

而且对抽象的使用更佳深入，将工厂类也抽象为了抽象工厂类和工厂子类，外界调用更加灵活，这也是对多态的一种体现。

缺点

工厂方法模式的缺点也是非常显而易见的，工厂方法模式中新增一个抽象子类，意味着工厂子类要跟着成对增加，这样会造成生成过多的类，工厂方法模式的复杂度也会随之增加。

对于这个缺点，反射机制当然可以很好的解决这个问题，工厂设计模式和反射机制的配合，可以使这种设计模式更佳易用和灵活，减少了条件判断和类的数量。

答疑解惑

使用工厂方法模式，看上去会感觉到这不是更麻烦了吗，直接在外界创建具体的抽象子类不行吗？还用这么麻烦的创建工厂子类，然后再用工厂子类去创建抽象子类。

我将从两方面回答这个问题：

1. 假设现在项目比较大，在外界很多地方都直接使用了抽象子类直接进行运算，这种方式在写代码的时候确实很快也很爽。但是，假设有一天，产品经理过来说要改需求，我现在不要加减乘除这四种运算了，我要换成更高级的其他运算。。。如果这样改起来改动就大了，需要把所有直接使用抽象子类实例化的地方都做修改。

2. 这只是一种设计模式的思路，在程序的开发中没有一种设计模式是万能的，在适合的地方用适合的设计模式，或根据业务需求自己制定一套模式，这才是最好的。只有最适合业务的模式，才是最好的模式。

前段时间写了关于工厂模式的系列文章，这系列文章理解起来比较难懂。应广大读者的需要，这段时间专门给这系列文章补了Demo。

Demo只是来辅助读者更好的理解文章中的内容，应该博客结合Demo一起学习，只看Demo还是不能理解更深层的原理。Demo中代码都会有注释，各位可以打断点跟着Demo执行流程走一遍，看看各个阶段变量的值。

Demo地址：刘小壮的Github