工厂方法

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定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。Factory Method 使一个类的实例化延迟到其子类。

工厂方法即 Factory Method，是一种对象创建型模式。

工厂方法的目的是使得创建对象和使用对象是分离的，并且客户端总是引用抽象工厂和抽象产品：

┌─────────────┐      ┌─────────────┐
│   Product   │      │   Factory   │
└─────────────┘      └─────────────┘
       ▲                    ▲
       │                    │
┌─────────────┐      ┌─────────────┐
│ ProductImpl │◀─ ─ ─│ FactoryImpl │
└─────────────┘      └─────────────┘

我们以具体的例子来说：假设我们希望实现一个解析字符串到 Number 的Factory，可以定义如下：

public interface NumberFactory {Number parse(String s);
}

有了工厂接口，再编写一个工厂的实现类：

public class NumberFactoryImpl implements NumberFactory {public Number parse(String s) {return new BigDecimal(s);
    }
}

而产品接口是 Number，NumberFactoryImpl 返回的实际产品是BigDecimal。

那么客户端如何创建 NumberFactoryImpl 呢？通常我们会在接口 Factory 中定义一个静态方法 getFactory() 来返回真正的子类：

public interface NumberFactory {// 创建方法:
    Number parse(String s);

    // 获取工厂实例:
    static NumberFactory getFactory() {return impl;
    }

    static NumberFactory impl = new NumberFactoryImpl();}

在客户端中，我们只需要和工厂接口 NumberFactory 以及抽象产品 Number 打交道：

NumberFactory factory = NumberFactory.getFactory();
Number result = factory.parse("123.456");

调用方可以完全忽略真正的工厂 NumberFactoryImpl 和实际的产品BigDecimal，这样做的好处是允许创建产品的代码独立地变换，而不会影响到调用方。

有的童鞋会问：一个简单的 parse() 需要写这么复杂的工厂吗？实际上大多数情况下我们并不需要抽象工厂，而是通过静态方法直接返回产品，即：

public class NumberFactory {public static Number parse(String s) {return new BigDecimal(s);
    }
}

这种简化的使用静态方法创建产品的方式称为静态工厂方法（Static Factory Method）。静态工厂方法广泛地应用在 Java 标准库中。例如：

Integer n = Integer.valueOf(100);

Integer既是产品又是静态工厂。它提供了静态方法 valueOf() 来创建 Integer。那么这种方式和直接写new Integer(100) 有何区别呢？我们观察 valueOf() 方法：

public final class Integer {public static Integer valueOf(int i) {if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }
    ...
}

它的好处在于，valueOf()内部可能会使用 new 创建一个新的 Integer 实例，但也可能直接返回一个缓存的 Integer 实例。对于调用方来说，没必要知道 Integer 创建的细节。

如果调用方直接使用Integer n = new Integer(100)，那么就失去了使用缓存优化的可能性。

我们经常使用的另一个静态工厂方法是List.of()：

List<String> list = List.of("A", "B", "C");

这个静态工厂方法接收可变参数，然后返回 List 接口。需要注意的是，调用方获取的产品总是 List 接口，而且并不关心它的实际类型。即使调用方知道 List 产品的实际类型是 java.util.ImmutableCollections$ListN，也不要去强制转型为子类，因为静态工厂方法List.of() 保证返回List，但也完全可以修改为返回java.util.ArrayList。这就是里氏替换原则：返回实现接口的任意子类都可以满足该方法的要求，且不影响调用方。

和 List.of() 类似，我们使用 MessageDigest 时，为了创建某个摘要算法，总是使用静态工厂方法getInstance(String)：

MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
MessageDigest sha1 = MessageDigest.getInstance("SHA-1");

调用方通过产品名称获得产品实例，不但调用简单，而且获得的引用仍然是 MessageDigest 这个抽象类。

练习

使用静态工厂方法实现一个类似 20200202 的整数转换为LocalDate：

public class LocalDateFactory {public static LocalDate fromInt(int yyyyMMdd) {...}
}

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小结

工厂方法是指定义工厂接口和产品接口，但如何创建实际工厂和实际产品被推迟到子类实现，从而使调用方只和抽象工厂与抽象产品打交道。

实际更常用的是更简单的静态工厂方法，它允许工厂内部对创建产品进行优化。

调用方尽量持有接口或抽象类，避免持有具体类型的子类，以便工厂方法能随时切换不同的子类返回，却不影响调用方代码。