工廠模式是軟件工程中最常用的設計模式之一，屬于創建型模式。它提供了一種將對象的實例化過程封裝起來的方法，使代碼更加靈活、可維護，并符合開閉原則。工廠模式的核心思想是使用一個共同的接口來創建對象，但允許子類決定實例化哪一個類。

工廠模式的基本結構

工廠模式通常包括以下角色：

• 抽象產品（Product）：定義了產品的接口。
• 具體產品（Concrete Product）：實現抽象產品接口的具體類。
• 工廠（Factory）：負責創建產品對象的類或方法，客戶端通過調用工廠來獲取產品實例，而無需關心具體實現細節。

工廠模式的類型

工廠模式主要分為三種類型：

1. 簡單工廠模式：通過一個工廠類根據傳入的參數決定創建哪種產品。雖然簡單，但違反了開閉原則，因為添加新產品需要修改工廠類。
2. 工廠方法模式：定義一個創建對象的接口，但由子類決定實例化哪個類。工廠方法模式將對象的創建延遲到子類，更加靈活。
3. 抽象工廠模式：提供一個創建一系列相關或依賴對象的接口，而無需指定它們具體的類。抽象工廠模式適用于產品族的情況。

工廠模式的優點

• 解耦：將對象的創建與使用分離，降低代碼的耦合度。
• 可擴展性：新增產品時，只需添加新的具體產品類和對應的工廠，無需修改現有代碼。
• 封裝性：隱藏了對象創建的復雜細節，客戶端只需關注產品接口。

工廠模式的應用場景

工廠模式廣泛應用于需要靈活創建對象的場景，例如：

• 框架設計：如Spring框架中的BeanFactory。
• 數據庫連接池：根據配置創建不同類型的數據庫連接。
• 日志系統：根據環境選擇不同的日志輸出方式。

示例代碼（以簡單工廠模式為例）

假設我們有一個圖形接口Shape和兩個具體實現Circle和Rectangle：
`java
// 抽象產品
interface Shape {
void draw();
}

// 具體產品
class Circle implements Shape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("繪制圓形");
}
}

class Rectangle implements Shape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("繪制矩形");
}
}

// 簡單工廠
class ShapeFactory {
public Shape createShape(String type) {
if ("circle".equalsIgnoreCase(type)) {
return new Circle();
} else if ("rectangle".equalsIgnoreCase(type)) {
return new Rectangle();
}
return null;
}
}

// 客戶端代碼
public class Client {
public static void main(String[] args) {
ShapeFactory factory = new ShapeFactory();
Shape shape1 = factory.createShape("circle");
shape1.draw(); // 輸出：繪制圓形
Shape shape2 = factory.createShape("rectangle");
shape2.draw(); // 輸出：繪制矩形
}
}
`

總結

工廠模式通過封裝對象的創建過程，提高了代碼的靈活性和可維護性。在實際開發中，根據需求選擇合適的工廠模式類型，能夠有效管理對象的創建邏輯，提升軟件質量。