设计模式从入门到精通之（一）工厂模式

工厂模式：为每个工厂找到"生意经"

在现实生活中，我们随处可见"工厂"的影子，比如汽车工厂生产汽车，食品工厂生产食品。但你有没有想过，为什么我们需要工厂？如果没有工厂，我们自己能不能搞定这些生产？今天，我们就用现实中的例子来引入软件设计中的工厂模式。

1. 什么是工厂模式？

工厂模式（Factory Pattern）是一种创建型设计模式，它通过为对象的创建提供一种统一的接口，来隐藏实例化的具体逻辑。简单来说，工厂模式就像一台机器，它为你定制化地生产出想要的东西，而不需要你自己动手去捣鼓具体的制作过程。

在代码世界里，工厂模式能够帮助我们解决"简单对象创建"变成"复杂耦合代码"的问题，减少维护难度。

2. 用现实中的故事引出工厂模式

假设你是一名咖啡爱好者，每天早晨都需要喝一杯咖啡来提神。家里有各种原材料，比如咖啡豆、牛奶、糖等等。但是如果让你每天一大早起来，自己磨豆、煮咖啡、打奶泡，是不是感觉太麻烦？如果有一家咖啡店帮你制作出各种类型的咖啡，比如美式、拿铁、卡布奇诺，你只需要说出你想喝的咖啡名称就行，岂不是省时省力？

这家咖啡店就是一个工厂，它屏蔽了制作过程的复杂性，让你通过简单的请求（咖啡名称），得到想要的结果（咖啡）。

3. 工厂模式的代码实现

我们用代码来模拟这个场景，看看如何用工厂模式来制作咖啡。

3.1 咖啡类

每种咖啡都有自己的特点，我们用不同的类来表示。

// 定义咖啡的抽象类
abstract class Coffee {
    public abstract String getName();

    public void prepare() {
        System.out.println("Preparing ingredients for " + getName());
    }
}

// 美式咖啡
class AmericanCoffee extends Coffee {
    @Override
    public String getName() {
        return "American Coffee";
    }
}

// 拿铁咖啡
class LatteCoffee extends Coffee {
    @Override
    public String getName() {
        return "Latte Coffee";
    }
}

3.2 咖啡工厂

为了屏蔽咖啡的具体制作细节，我们创建一个咖啡工厂。

class CoffeeFactory {
    public static Coffee createCoffee(String type) {
        if ("American".equalsIgnoreCase(type)) {
            return new AmericanCoffee();
        } else if ("Latte".equalsIgnoreCase(type)) {
            return new LatteCoffee();
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Unknown coffee type: " + type);
        }
    }
}

3.3 客户端代码

客户端只需要和工厂交互，就可以获取不同种类的咖啡，而不用关心咖啡是怎么制作的。

public class CoffeeShop {
    public static void main(String[] args) {
        Coffee american = CoffeeFactory.createCoffee("American");
        american.prepare();

        Coffee latte = CoffeeFactory.createCoffee("Latte");
        latte.prepare();
    }
}

运行结果：

Preparing ingredients for American Coffee
Preparing ingredients for Latte Coffee

4. 工厂模式的优缺点

优点：

• 1. 解耦：客户端与具体产品类解耦，新增产品时只需要修改工厂类。
• 2. 高内聚：对象创建的逻辑集中在工厂中，代码更清晰。

缺点：

• 1. 工厂类的职责可能会变得过重，容易违背单一职责原则。
• 2. 每增加一种新产品，都需要修改工厂类代码，违反开闭原则（这可以通过工厂方法模式改进）。

5. 总结

工厂模式是最常用的设计模式之一，它的核心思想就是将创建对象的逻辑集中管理，减少代码中的重复和耦合。通过咖啡店的例子，我们可以更容易理解工厂模式的用途。

在未来的专栏中，我们还会讲解其他设计模式，比如单例模式可以确保一杯咖啡只做一份，而装饰器模式可以为你的咖啡添加额外的配料。每一种设计模式，就像现实世界中的一套工具，帮助你更高效地构建程序。

思考问题：
如果你想扩展工厂模式，比如支持更多种类的咖啡（比如卡布奇诺），你会如何设计？欢迎在评论区分享你的看法！