一、创建型模式

介绍

创建型模式是一类专门用来 解决对象创建问题的设计模式。它关注的是：对象该怎么创建，什么时候创建，由谁来创建，创建后怎么保证系统结构清晰又可扩展。

在我们日常开发中，直接用new去实例化对象虽然很方便，但如果对象的创建过程很复杂，比如需要很多配置参数，或者对象之间有依赖关系，直接new就容易把创建逻辑和业务逻辑耦合在一起，系统变得不好维护。

创建型模式通过抽象出创建对象的方式，把“怎么建造对象”这件事情独立出来，保持了代码结构的单一职责性，同时让我们在需要修改对象创建逻辑时，能很轻松地调整，不破坏已有的系统。

我们按照实用性从高到低的顺序，可以有下面这些创建型设计模式：

• 单例模式
• 工厂方法模式
• 抽象工厂模式
• 建造者模式
• 原型模式

思维导图

1. 工厂方法模式

什么是工厂方法模式？

工厂方法模式（Factory Method Pattern）是一种创建型设计模式，旨在定义一个用于创建对象的接口，但将具体的实例化工作放到子类中去完成。换句话说，工厂方法模式通过让子类决定实例化哪个具体类，从而实现了对象创建的灵活性和可扩展性。

用通俗的话来说就是工厂方法模式就像是一个“定制工厂”，告诉它我们的需求，它根据需求提供合适的产品，而不需要我们关心具体的生产过程。

我们可以把它想象成鱼皮开了一家剧本杀店。作为店长，鱼皮会定期采购不同风格的剧本：恐怖的、悬疑的、欢乐的、情感的……但他并不是自己写剧本，而是对接了很多不同类型的剧本供应商。

每个供应商只负责某一类剧本，比如：

• 恐怖剧本供应商：专门供货《雪乡连环杀人》《死者在幻夜中醒来》
• 情感剧本供应商：提供《海是一场雨》《一座城》
• 欢乐剧本供应商：出品《离婚吧赶紧的》《来电》

鱼皮只要说一声：“我需要 5 本恐怖剧本”，恐怖供应商就负责提供；“换成 3 本情感剧本”，就找情感剧本供应商。剧本怎么选、怎么写，不归鱼皮操心，他只通过一个统一的“订剧本”接口发起请求。

这就是工厂方法模式的本质：你只关心“要什么类型的产品”，具体“怎么造出来”，交给对应的子类工厂来搞定。

为什么要使用工厂方法模式？

它有下列优点：

1. 解耦代码：客户端无需知道具体的产品类，只需要依赖抽象的工厂接口，降低了代码之间的耦合度。
2. 提高可扩展性：如果以后需要增加新的产品类型，只需新增相应的工厂类，而无需修改现有代码，符合开闭原则。
3. 集中管理：产品的创建逻辑集中在工厂中，便于维护和管理。

为了让大家更好地感受到工厂方法模式的作用，以日志记录系统为例，我们需要支持多种日志记录方式（文件日志、数据库日志、控制台日志等）。让我们来看看使用和不使用工厂方法模式的区别：

通过对比可以看出，不使用工厂方法模式时，我们需要在 Logger 类中通过条件判断来处理不同类型的日志记录，这导致了代码耦合度高、违反开闭原则、职责不单一等问题。每当需要添加新的日志类型时，都需要修改现有代码，增加了维护成本。

而使用工厂方法模式后，我们将对象的创建与使用分离，降低了代码耦合度。添加新的日志类型时，只需创建新的工厂类，无需修改现有代码，符合开闭原则。同时，通过工厂接口封装了具体日志记录器的创建细节，使代码结构更加清晰，职责更加单一。

工厂方法模式的应用场景

举一些开发中典型的应用场景：

• 消息通知系统：系统支持短信、邮件、站内信等不同通知方式时，可通过工厂方法屏蔽创建细节，让调用方只负责发消息。
• 支付系统：用户可能选择支付宝、微信、银行卡等支付方式，工厂方法可以根据用户选择生成对应的支付通道对象，方便扩展新方式。
• 文件解析模块：上传的文件可能是 Excel、CSV、JSON、XML 等不同格式，工厂方法可以根据文件类型创建对应的解析器实例，统一解析入口。
• 业务规则引擎：当一个系统支持多个业务规则版本（如不同行业、不同客户），可以通过工厂方法创建对应的规则计算器，灵活支持定制化逻辑。

工厂方法模式的基本结构

工厂方法模式具有的角色和职责：

1）抽象产品（Product）：定义产品的公共接口，是所有具体产品的父类。

2）具体产品（ConcreteProduct）：实现了抽象产品接口，表示某种具体的产品。

3）抽象工厂（Factory）：定义了一个返回产品对象的方法（一般是一个抽象方法）。

4）具体工厂（ConcreteFactory）：实现了抽象工厂中的创建产品的方法，生成具体的产品实例。

下面用一张类图帮大家更直观地理解工厂方法模式的结构：

工厂方法模式的代码实现

我们以 “消息通知系统” 为例来实现抽象工厂模式，可以快速创建消息对象，整个流程如下：

1）定义抽象产品接口（比如通知接口）

▼
java
复制代码
// 抽象产品接口：通知消息
public interface Message {
    void send(String to, String content);
}

这个接口是所有“消息产品”的统一标准，无论是短信、邮件还是站内信，都必须实现 send 方法。

2）定义多个具体产品，比如短信、邮件、站内信：

▼
java
复制代码
public class SmsMessage implements Message {
    @Override
    public void send(String to, String content) {
        System.out.println("发送短信给 " + to + "，内容：" + content);
    }
}

public class EmailMessage implements Message {
    @Override
    public void send(String to, String content) {
        System.out.println("发送邮件给 " + to + "，内容：" + content);
    }
}

public class InAppMessage implements Message {
    @Override
    public void send(String to, String content) {
        System.out.println("发送站内信给 " + to + "，内容：" + content);
    }
}

每个类都实现了 Message 接口，表示各自的发送方式。

3）定义抽象工厂接口

▼
java
复制代码
// 抽象工厂接口：负责生产消息对象
public interface MessageFactory {
    Message createMessage();
}

这是抽象工