الگوی طراحی factory در جاوا یک الگوی ساختاری است که یک رابط برای ایجاد یک شیء تعریف می‌کند اما به زیرکلاس‌ها اجازه می‌دهد نوع اشیائی را که ایجاد خواهند شد تغییر دهند. این الگو انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری را در کد شما ترویج می‌دهد.

تصور کنید در یک نانوایی انواع مختلف کیک‌ها با استفاده از الگوی طراحی factory ساخته می‌شوند. CakeFactory فرآیند ایجاد را مدیریت می‌کند و امکان افزودن آسان انواع جدید کیک‌ها را بدون تغییر در فرآیند اصلی فراهم می‌کند. CakeFactory می‌تواند انواع مختلفی از کیک‌ها مانند کیک شکلاتی، کیک وانیلی و کیک توت‌فرنگی تولید کند. به جای اینکه کارکنان نانوایی به صورت دستی مواد اولیه را انتخاب کنند و دستورالعمل‌های خاصی را برای هر نوع کیک دنبال کنند، از CakeFactory برای مدیریت فرآیند استفاده می‌کنند. مشتری فقط نوع کیک را درخواست می‌کند و CakeFactory مواد اولیه و دستورالعمل مناسب را تعیین کرده و نوع خاصی از کیک را ایجاد می‌کند. این تنظیم به نانوایی اجازه می‌دهد تا انواع جدید کیک‌ها را به راحتی اضافه کند بدون اینکه فرآیند اصلی تغییر کند، که این امر انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری را ترویج می‌دهد.

الگوی factory یک شیء برای ایجاد اشیاء دیگر است – به طور رسمی، factory یک تابع یا متدی است که اشیاء با نمونه‌ها یا کلاس‌های مختلف را بازمی‌گرداند.

تصور کنید یک کیمیاگر قصد دارد سکه‌هایی تولید کند. کیمیاگر باید بتواند هم سکه‌های طلا و هم سکه‌های مسی ایجاد کند و تغییر بین آن‌ها باید بدون تغییر در کد موجود امکان‌پذیر باشد. الگوی factory این امکان را فراهم می‌کند با ارائه یک متد ایجاد استاتیک که می‌توان آن را با پارامترهای مرتبط فراخوانی کرد.

در جاوا، می‌توانید الگوی factory را با تعریف یک رابط Coin و پیاده‌سازی‌های آن GoldCoin و CopperCoin پیاده‌سازی کنید. کلاس CoinFactory یک متد استاتیک getCoin ارائه می‌دهد تا اشیاء سکه را بر اساس نوع ایجاد کند.

public interface Coin {
    String getDescription();
}

public class GoldCoin implements Coin {

    static final String DESCRIPTION = "This is a gold coin.";

    @Override
    public String getDescription() {
        return DESCRIPTION;
    }
}

public class CopperCoin implements Coin {
     
    static final String DESCRIPTION = "This is a copper coin.";

    @Override
    public String getDescription() {
        return DESCRIPTION;
    }
}

کد زیر انواع سکه‌هایی که پشتیبانی می‌شوند (GoldCoin و CopperCoin) را نشان می‌دهد.

@RequiredArgsConstructor
@Getter
public enum CoinType {

    COPPER(CopperCoin::new),
    GOLD(GoldCoin::new);

    private final Supplier<Coin> constructor;
}

سپس متد استاتیک getCoin برای ایجاد اشیاء سکه در کلاس factory CoinFactory کپسوله شده است.

public class CoinFactory {

    public static Coin getCoin(CoinType type) {
        return type.getConstructor().get();
    }
}

اکنون، در کد کلاینت، می‌توانیم انواع مختلفی از سکه‌ها را با استفاده از کلاس factory تولید کنیم.

public static void main(String[] args) {
        LOGGER.info("The alchemist begins his work.");
        var coin1 = CoinFactory.getCoin(CoinType.COPPER);
        var coin2 = CoinFactory.getCoin(CoinType.GOLD);
        LOGGER.info(coin1.getDescription());
        LOGGER.info(coin2.getDescription());
}

خروجی برنامه:

06:19:53.530 [main] INFO com.iluwatar.factory.App -- The alchemist begins his work.
06:19:53.533 [main] INFO com.iluwatar.factory.App -- This is a copper coin.
06:19:53.533 [main] INFO com.iluwatar.factory.App -- This is a gold coin.

• از الگوی طراحی factory در جاوا زمانی استفاده کنید که کلاس از قبل نوع دقیق و وابستگی‌های اشیائی که نیاز به ایجاد آن دارد را نمی‌داند.
• زمانی که یک متد یکی از چندین کلاس ممکن که یک کلاس والد مشترک دارند را بازمی‌گرداند و می‌خواهد منطق انتخاب شیء را کپسوله کند.
• این الگو معمولاً هنگام طراحی فریم‌ورک‌ها یا کتابخانه‌ها برای ارائه بهترین انعطاف‌پذیری و جداسازی از انواع کلاس‌های خاص استفاده می‌شود.

• java.util.Calendar#getInstance()

• java.util.ResourceBundle#getBundle()

• java.text.NumberFormat#getInstance()

• java.nio.charset.Charset#forName()

• این مورد java.net.URLStreamHandlerFactory#createURLStreamHandler(String) اشیاء singleton مختلف را بر اساس یک پروتکل بازمی‌گرداند

• java.util.EnumSet#of()

• javax.xml.bind.JAXBContext#createMarshaller() و متدهای مشابه دیگر.

• کتابخانه‌ی JavaFX از الگوهای factory برای ایجاد کنترل‌های مختلف رابط کاربری متناسب با نیازهای محیط کاربر استفاده می‌کند.

• پیاده‌سازی الگوی factory در برنامه جاوای شما، وابستگی بین پیاده‌سازی و کلاس‌هایی که استفاده می‌کند را کاهش می‌دهد.
• از اصل Open/Closed پشتیبانی می‌کند، زیرا سیستم می‌تواند انواع جدیدی را بدون تغییر کد موجود معرفی کند.

• کد می‌تواند به دلیل معرفی چندین کلاس اضافی پیچیده‌تر شود.
• استفاده بیش از حد می‌تواند کد را کمتر خوانا کند اگر پیچیدگی ایجاد اشیاء کم یا غیرضروری باشد.

• الگوی Abstract Factory: می‌توان آن را نوعی factory در نظر گرفت که با گروهی از محصولات کار می‌کند.
• الگوی Singleton: اغلب همراه با factory استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که یک کلاس تنها یک نمونه دارد.
• الگوی Builder: ساخت یک شیء پیچیده را از نمایش آن جدا می‌کند، مشابه نحوه‌ای که factoryها مدیریت نمونه‌سازی را انجام می‌دهند.
• الگوی Factory Kit: یک factory از محتوای غیرقابل تغییر با رابط‌های builder و factory جداگانه است.

• Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software
• Effective Java
• Head First Design Patterns: Building Extensible and Maintainable Object-Oriented Software