工厂模式

1. 介绍

工厂模式（Factory Pattern），根据不同的名称输入返回不同类的实例，一般用来创建同一类对象。工厂模式的主要思想是将对象的创建与对象的实现分离。

2. 生活中的示例

• 我们去 KFC 购买汉堡，只需直接点餐、取餐，不用自己亲手做
• KFC 要「封装」做汉堡的工作，做好直接给购买者

在类似场景中，这些例子有以下特点：

• 访问者只需要知道产品名，就可以从工厂获得对应实例。
• 访问者不关心实例创建过程。

3. 分类

工厂模式分为简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式。

4. 简单工厂模式

简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例

简单工厂模式包含如下角色：

• Factory：工厂角色 工厂角色负责实现创建所有实例的内部逻辑

• Product：抽象产品角色 抽象产品角色是所创建的所有对象的父类，负责描述所有实例所共有的公共接口

• ConcreteProduct：具体产品角色 具体产品角色是创建目标，所有创建的对象都充当这个角色的某个具体类的实例。

4.1 实现

类图： AmericanoCoffee、LatteCoffee和CappuccinoCoffee都是继承Coffee

代码

abstract class Coffee {
   constructor(public name: string) {

   }
}
class AmericanoCoffee extends Coffee {
   constructor(public name: string) {
       super(name);
   }
}
class LatteCoffee extends Coffee {
   constructor(public name: string) {
       super(name);
   }
}
class CappuccinoCoffee extends Coffee {
   constructor(public name: string) {
       super(name);
   }
}

class Café {
   static order(name: string) {
       switch (name) {
           case 'Americano':
               return new AmericanoCoffee('美式咖啡');
           case 'Latte':
               return new LatteCoffee('拿铁咖啡');
           case 'Cappuccino':
               return new LatteCoffee('卡布奇诺');
           default:
               return null;
       }
   }
}
console.log(Café.order('Americano'));
console.log(Café.order('Latte'));
console.log(Café.order('Cappuccino'));

4.2 前端应用场景

4.2.1 jQuery

jQuery

class jQuery{
    constructor(selector){
        let elements = Array.from(document.querySelectorAll(selector));
        let length = elements?elements.length:0;
        for(let i=0;i<length;i++){
            this[i]=elements[i];
        }
        this.length = length;
    }
    html(html){
        if(html){
           this[0].innerHTML=html;
        }else{
          return this[0].innerHTML;
        }
    }
}
window.$ = function(selector){
   return new jQuery(selector);
}

4.2.2 Vue/React 源码中的工厂模式

和原生的 document.createElement 类似，Vue 和 React 这种具有虚拟 DOM 树（Virtual Dom Tree）机制的框架在生成虚拟 DOM 的时候，都提供了 createElement 方法用来生成 VNode，用来作为真实 DOM 节点的映射

// Vue
createElement('h3', { class: 'main-title' }, [
  createElement('img', { class: 'avatar', attrs: { src: '../avatar.jpg' } }),
  createElement('p', { class: 'user-desc' }, '放弃不难，但坚持一定很酷')
])

// React
React.createElement('h3', { className: 'user-info' },
  React.createElement('img', { src: '../avatar.jpg', className: 'avatar' }),
  React.createElement('p', { className: 'user-desc' }, '放弃不难，但坚持一定很酷')
)

createElement 函数结构大概如下：

class Vnode (tag, data, children) { ... }

function createElement(tag, data, children) {
  return new Vnode(tag, data, children)
}

可以看到 createElement 函数内会进行 VNode 的具体创建，创建的过程是很复杂的，而框架提供的 createElement 工厂方法封装了复杂的创建与验证过程，对于使用者来说就很方便了。

4.2.3 vue-router 源码中的工厂模式

工厂模式在源码中应用频繁，以 vue-router 中的源码为例，代码位置：vue-router/src/index.js

// src/index.js
export default class VueRouter {
  constructor(options) {
    this.mode = mode    // 路由模式
        
    switch (mode) {     // 简单工厂
      case 'history':   // history 方式
        this.history = new HTML5History(this, options.base)
        break
      case 'hash':      // hash 方式
        this.history = new HashHistory(this, options.base, this.fallback)
        break
      case 'abstract':  // abstract 方式
        this.history = new AbstractHistory(this, options.base)
        break
      default:
        // ... 初始化失败报错
    }
  }
}

稍微解释一下这里的源码。mode 是路由创建的模式，这里有三种 History、Hash、Abstract，前两种我们已经很熟悉了，History 是 H5 的路由方式，Hash 是路由中带 # 的路由方式，Abstract 代表非浏览器环境中路由方式，比如 Node、weex 等；this.history 用来保存路由实例，vue-router 中使用了工厂模式的思想来获得响应路由控制类的实例。

源码里没有把工厂方法的产品创建流程封装出来，而是直接将产品实例的创建流程暴露在 VueRouter 的构造函数中，在被 new 的时候创建对应产品实例，相当于 VueRouter的构造函数就是一个工厂方法。

如果一个系统不是 SPA （Single Page Application，单页应用），而是是 MPA（Multi Page Application，多页应用），那么就需要创建多个 VueRouter 的实例，此时 VueRouter 的构造函数也就是工厂方法将会被多次执行，以分别获得不同实例。

4.3 简单工厂模式的优缺点

4.3.1 优点

• 工厂类含有必要的判断逻辑，可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例，客户端可以免除直接创建产品对象的责任，而仅仅“消费”产品；简单工厂模式通过这种做法实现了对责任的分割，它提供了专门的工厂类用于创建对象。
• 客户端无须知道所创建的具体产品类的类名，只需要知道具体产品类所对应的参数即可，对于一些复杂的类名，通过简单工厂模式可以减少使用者的记忆量。

4.3.2 缺点

• 工厂负责所有产品的创建：如果产品的种类非常多switch case的判断会变得非常多
• 耦合和依赖于具体的实现：不符合开放—封闭原则,如果要增加或删除一个产品种类，就要修改switch case的判断代码

5. 工厂方法模式

简单工厂模式是根据输入的不同返回不同产品的实例；而工厂方式的主要思想是增加抽象工厂类，将不同产品的创建分离到不同的工厂中，工厂类的职责比较单一。

• 工厂方法模式Factory Method，又称多态性工厂模式。
• 在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有的产品的创建，而是将具体创建的工作交给工厂子类去做。

5.1 类图

5.2 代码

abstract class Coffee {
    constructor(public name: string) {

    }
}
abstract class Factory {
    abstract createCoffee(): Coffee;
}
class AmericanoCoffee extends Coffee {
    constructor(public name: string) {
        super(name);
    }
}

class AmericanoCoffeeFactory extends Factory {
    createCoffee() {
        return new AmericanoCoffee('美式咖啡')
    }
}

class LatteCoffee extends Coffee {
    constructor(public name: string) {
        super(name);
    }
}
class LatteCoffeeFactory extends Factory {
    createCoffee() {
        return new LatteCoffee('拿铁咖啡')
    }
}
class CappuccinoCoffee extends Coffee {
    constructor(public name: string) {
        super(name);
    }
}
class CappuccinoFactory extends Factory {
    createCoffee() {
        return new CappuccinoCoffee('卡布奇诺')
    }
}
class Café {
    static order(name: string) {
        switch (name) {
            case 'Americano':
                return new AmericanoCoffeeFactory().createCoffee();
            case 'Latte':
                return new LatteCoffeeFactory().createCoffee();
            case 'Cappuccino':
                return new CappuccinoFactory().createCoffee();
            default:
                return null;
        }
    }
}
console.log(Café.order('Americano'));
console.log(Café.order('Latte'));
console.log(Café.order('Cappuccino'));

5.3 改进

• 上面的方案虽然具体创建的工作交给工厂子类去做，抽象工厂不在负责创建具体的产品；但是新增产品是还是需要添加switch case。
• 通过引入Map配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性。

const settings={
    'Americano': AmericanoCoffeeFactory,
    'Latte': LatteCoffeeFactory,
    'Cappuccino': CappuccinoFactory
}

console.log(new settings('Americano').createCoffee());
console.log(new settings('Latte').createCoffee());
console.log(new settings('Cappuccino').createCoffee());

6. 设计原则验证

• 构造函数和创建者分离
• 符合开放封闭原则

7. 工厂模式的优缺点

7.1 优点

• 良好的封装，代码结构清晰，访问者无需知道对象的创建流程，特别是创建比较复杂的情况下。
• 扩展性优良，通过工厂方法隔离了用户和创建流程隔离，符合开放封闭原则。
• 解耦了高层逻辑和底层产品类，符合最少知识原则，不需要的就不要去交流。

7.2 缺点

带来了额外的系统复杂度，增加了抽象性。

8. 工厂模式的适用场景

那在什么时候使用工厂模式呢：

• 工厂类负责创建的对象比较少：由于创建的对象较少，不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂。
• 客户端只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象不关心：客户端既不需要关心创建细节，甚至连类名都不需要记住，只需要知道类型所对应的参数。
• 对象的创建比较复杂，而访问者无需知道创建的具体流程。

什么时候不该用工厂模式：

滥用只是增加了不必要的系统复杂度，过犹不及。