工厂模式

工厂方法模式是一种创建型设计模式，其在父类中提供一个创建对象的方法，允许子类决定实例化对象的类型。

模式结构

产品（Product）将会对接口进行声明。对于所有由创建者及其子类构建的对象，这些接口都是通用的。
具体产品（Concrete Products）是产品接口的不同实现。
创建者（Creator）类声明返回产品对象的工厂方法。该方法的返回对象类型必须与产品接口相匹配。

你可以将工厂方法声明为抽象方法，强制要求每个子类以不同方式实现该方法。或者，你也可以在基础工厂方法中返回默认产品类型。

注意，尽管它的名字是创建者，但它最主要的职责并不是创建产品。一般来说，创建者类包含一些与产品相关的核心业务逻辑。工厂方法将这些逻辑处理从具体产品类中分离出来。打个比方，大型软件开发公司拥有程序员培训部门。但是，这些公司的主要工作还是编写代码，而非生产程序员。
具体创建者（Concrete Creators）将会重写基础工厂方法，使其返回不同类型的产品。

注意，并不一定每次调用工厂方法都会创建新的实例。工厂方法也可以返回缓存、对象池或其他来源的已有对象。

适用场景

当你在编写代码的过程中，如果无法预知对象确切类别及其依赖关系时，可使用工厂方法。

工厂方法将创建产品的代码与实际使用产品的代码分离，从而能在不影响其他代码的情况下扩展产品创建部分代码。

例如，如果需要向应用中添加一种新产品，你只需要开发新的创建者子类，然后重写其工厂方法即可。
如果你希望用户能扩展你软件库或框架的内部组件，可使用工厂方法。

继承可能是扩展软件库或框架默认行为的最简单方法。但是当你使用子类替代标准组件时，框架如何辨识出该子类？

解决方案是将各框架中构造组件的代码集中到单个工厂方法中，并在继承该组件之外允许任何人对该方法进行重写。

让我们看看具体是如何实现的。假设你使用开源 UI 框架编写自己的应用。你希望在应用中使用圆形按钮，但是原框架仅支持矩形按钮。你可以使用圆形按钮RoundButton子类来继承标准的按钮Button类。但是，你需要告诉 UI框架UIFramework类使用新的子类按钮代替默认按钮。

为了实现这个功能，你可以根据基础框架类开发子类圆形按钮 UIUIWithRoundButtons ，并且重写其 createButton创建按钮方法。基类中的该方法返回按钮对象，而你开发的子类返回圆形按钮对象。现在，你就可以使用圆形按钮 UI类代替 UI框架类。就是这么简单！
如果你希望复用现有对象来节省系统资源，而不是每次都重新创建对象，可使用工厂方法。

在处理大型资源密集型对象（比如数据库连接、文件系统和网络资源）时，你会经常碰到这种资源需求。

让我们思考复用现有对象的方法：
1. 首先，你需要创建存储空间来存放所有已经创建的对象。
2. 当他人请求一个对象时，程序将在对象池中搜索可用对象。
3. … 然后将其返回给客户端代码。
4. 如果没有可用对象，程序则创建一个新对象（并将其添加到对象池中）。
这些代码可不少！而且它们必须位于同一处，这样才能确保重复代码不会污染程序。

可能最显而易见，也是最方便的方式，就是将这些代码放置在我们试图重用的对象类的构造函数中。但是从定义上来讲，构造函数始终返回的是新对象，其无法返回现有实例。

因此，你需要有一个既能够创建新对象，又可以重用现有对象的普通方法。这听上去和工厂方法非常相像。

实现方式

让所有产品都遵循同一接口。该接口必须声明对所有产品都有意义的方法。

iGun.go: 产品接口

package main

type IGun interface {
    setName(name string)
    setPower(power int)
    getName() string
    getPower() int
}

在创建类中添加一个空的工厂方法。该方法的返回类型必须遵循通用的产品接口。
在创建者代码中找到对于产品构造函数的所有引用。将它们依次替换为对于工厂方法的调用，同时将创建产品的代码移入工厂方法。

你可能需要在工厂方法中添加临时参数来控制返回的产品类型。

工厂方法的代码看上去可能非常糟糕。其中可能会有复杂的 switch分支运算符，用于选择各种需要实例化的产品类。但是不要担心，我们很快就会修复这个问题。

gunFactory.go: 工厂

package main

import "fmt"

func getGun(gunType string) (IGun, error) {
    if gunType == "ak47" {
        return newAk47(), nil
    }
    if gunType == "musket" {
        return newMusket(), nil
    }
    return nil, fmt.Errorf("Wrong gun type passed")
}

现在，为工厂方法中的每种产品编写一个创建者子类，然后在子类中重写工厂方法，并将基本方法中的相关创建代码移动到工厂方法中。

gun.go: 具体产品ak47.go: 具体产品musket.go: 具体产品

package main

type Gun struct {
    name  string
    power int
}

func (g *Gun) setName(name string) {
    g.name = name
}

func (g *Gun) getName() string {
    return g.name
}

func (g *Gun) setPower(power int) {
    g.power = power
}

func (g *Gun) getPower() int {
    return g.power
}

package main

type Ak47 struct {
    Gun
}

func newAk47() IGun {
    return &Ak47{
        Gun: Gun{
            name:  "AK47 gun",
            power: 4,
        },
    }
}

package main

type musket struct {
    Gun
}

func newMusket() IGun {
    return &musket{
        Gun: Gun{
            name:  "Musket gun",
            power: 1,
        },
    }
}

如果应用中的产品类型太多，那么为每个产品创建子类并无太大必要，这时你也可以在子类中复用基类中的控制参数。

例如，设想你有以下一些层次结构的类。基类邮件及其子类航空邮件和陆路邮件；运输及其子类飞机, 卡车和火车。航空邮件仅使用飞机对象，而陆路邮件则会同时使用卡车和火车对象。你可以编写一个新的子类（例如火车邮件）来处理这两种情况，但是还有其他可选的方案。客户端代码可以给陆路邮件类传递一个参数，用于控制其希望获得的产品。 1. 如果代码经过上述移动后，基础工厂方法中已经没有任何代码，你可以将其转变为抽象类。如果基础工厂方法中还有其他语句，你可以将其设置为该方法的默认行为。

main.go: 客户端代码output.txt: 执行结果

package main

import "fmt"

func main() {
    ak47, _ := getGun("ak47")
    musket, _ := getGun("musket")

    printDetails(ak47)
    printDetails(musket)
}

func printDetails(g IGun) {
    fmt.Printf("Gun: %s", g.getName())
    fmt.Println()
    fmt.Printf("Power: %d", g.getPower())
    fmt.Println()
}

Gun: AK47 gun
Power: 4
Gun: Musket gun
Power: 1

优缺点

优点	缺点
你可以避免创建者和具体产品之间的紧密耦合。	应用工厂方法模式需要引入许多新的子类，代码可能会因此变得更复杂。最好的情况是将该模式引入创建者类的现有层次结构中。
单一职责原则。你可以将产品创建代码放在程序的单一位置，从而使得代码更容易维护。
开闭原则。无需更改现有客户端代码，你就可以在程序中引入新的产品类型。

与其他模式的关系

在许多设计工作的初期都会使用 工厂方法模式（较为简单，而且可以更方便地通过子类进行定制），随后演化为使用 抽象工厂模式、 原型模式 或 生成器模式（更灵活但更加复杂）。
抽象工厂模式 通常基于一组工厂方法，但你也可以使用 原型模式 来生成这些类的方法。
你可以同时使用 工厂方法 和 迭代器模式 来让子类集合返回不同类型的迭代器，并使得迭代器与集合相匹配。
原型并不基于继承，因此没有继承的缺点。另一方面，原型需要对被复制对象进行复杂的初始化。 工厂方法 基于继承，但是它不需要初始化步骤。
工厂方法 是 模板方法模式 的一种特殊形式。同时，工厂方法可以作为一个大型模板方法中的一个步骤。