简单工厂设计模式

前言

在日常开发中，当我们需要根据不同参数创建不同对象时，代码很容易变成一堆 if-else 的“面条代码”。

**简单工厂模式（Static Factory Method）**正是为了解决这个问题而生：它把所有对象的创建逻辑集中到一个“大工厂”里，让调用方只需要传入一个类型参数，就能拿到统一的接口对象，无需关心具体是哪一个实现类。

本文从简单工厂模式的核心定义与UML结构出发，以两个场景对比“面条代码”与“简单工厂”两种写法：

• LLM模型网关路由；
• 营销发奖系统（优惠券、实物商品、爱奇艺卡三种不同发放逻辑）。

一、 核心定义

简单工厂模式又叫做静态工厂方法模式（Static Factory Method）。

它的核心思想是：由一个专门的“大工厂”类，根据传入的参数，集中包含所有具体对象的创建逻辑，并返回它们的通用接口。

打个比方：简单工厂就像是一个全能的“自动售货机”，你按 1，它给你掉下来可乐；你按 2，它给你掉下来雪碧。售货机（工厂）内部自己搞定了所有的判断逻辑。

二、 标准体系结构图 (UML)

角色说明：

1. 抽象产品（Product）：定义规范，java中通常是接口。
2. 具体产品（ConcreteProduct）：实现规范的具体类，用于实现接口。
3. 简单工厂（SimpleFactory）：包含了必要的判断逻辑，根据外界给定的信息，决定究竟应该创建哪个具体类的对象。

三、 场景推演：LLM 模型网关路由

在开发大模型 Agent 或自进化框架时，底层通常需要接入不同的 LLM 提供商（如 OpenAI, Anthropic, DeepSeek）。

如果使用简单工厂模式来构建这个网关，代码会是这样的：

1. 定义抽象接口

public interface ILLMClient {
    String generateText(String prompt);
}

2. 实现具体产品

public class OpenAIClient implements ILLMClient {
    @Override
    public String generateText(String prompt) {
        return "Calling GPT-4 API: " + prompt;
    }
}

public class DeepSeekClient implements ILLMClient {
    @Override
    public String generateText(String prompt) {
        return "Calling DeepSeek-Coder API: " + prompt;
    }
}

3. 构建简单工厂（核心所在）

public class LLMFactory {
    // 通常设计为静态方法，或者像之前的 StoreFactory 一样提供一个实例方法
    public static ILLMClient createClient(String providerType) {
        // 核心特征：所有的实例化逻辑都集中在这个 if-else / switch 结构中
        if ("openai".equalsIgnoreCase(providerType)) {
            return new OpenAIClient();
        } else if ("deepseek".equalsIgnoreCase(providerType)) {
            return new DeepSeekClient();
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Unsupported LLM provider: " + providerType);
        }
    }
}

4. 客户端调用

public class AgentSystem {
    public void run() {
        // 调用方只需要知道名字，不需要自己去 new 对象
        ILLMClient client = LLMFactory.createClient("deepseek");
        String response = client.generateText("Analyze this SWE-bench issue...");
    }
}

四、 核心优缺点

理解设计模式的关键在于理解它的妥协。

4.1 核心优势

1. 极度简单、快速见效：它确确实实帮调用方（如 Controller 层或 Agent Core）把创建对象的脏活累活干了，调用方变得干净清爽，实现了一定程度上的解耦。
2. 职责明确：谁负责用对象，谁负责创建对象，分工清晰。

4.2 缺陷

简单工厂最大的问题在于它违背了“开闭原则（OCP）”。

• 假设你的框架现在需要接入一个新的模型 ClaudeClient，你除了要写一个新的类之外，还必须回头去修改 LLMFactory 里面的 if-else 代码。
• 如果系统非常庞大，有 50 种具体产品，这个工厂类的代码将会变成一个巨大的 switch 炼狱，每次修改都有可能不小心改错其他分支，导致线上故障。

五、实战演练：模拟发奖多种商品

• 图片来自：重学 Java 设计模式：实战工厂方法模式「多种类型商品不同接口，统一发奖服务搭建场景」 | 小傅哥 bugstack 虫洞栈

实战演练的代码参考小傅哥博客

本文代码仓库：https://github.com/likerhood/CodeDesignWork#

5.1 需求分析

在营销、抽奖等业务场景中，系统往往需要向用户发放多种类型的奖品（如：优惠券、实物商品、第三方兑换卡等）。

• 业务痛点：每种奖品的发放逻辑、所需的参数、以及底层调用的外部接口（可能是不同部门或不同公司提供的 RPC/HTTP 接口）完全不一致。
  • 优惠券：需要 uId (用户ID), awardNumber (券码), bizId (防重流水号)。
  • 实物商品：需要极度详细的收货信息（姓名、电话、SKU、防重ID、收货地址等）。
  • 爱奇艺兑换卡：仅需要用户的 手机号 和 兑换码。
• 架构目标：对上层业务（如抽奖接口、前端调用）屏蔽底层的发奖差异，提供一个统一的、高内聚低耦合的发奖网关。

如图：描述了系统参与者（外部系统/用户）与发奖系统之间的功能边界。

5.2 发放奖品的请求体和响应体字段设计

extMap 的 key 约定（发实物商品时必传）：

key	含义
consigneeUserName	收货人姓名
consigneeUserPhone	收货人手机
consigneeUserAddress	收货地址

5.3 简单体系结构图对比

5.3.1 面条代码

5.3.2 简单工厂

5.4 类图对比

5.4.1 面条代码类图

对应仓库中项目模块：codedesign1.0-0

5.4.2 简单工厂类图

5.5 时序图对比

5.5.1 面条代码

5.5.2 简单工厂

总结

简单工厂模式又称静态工厂方法模式，其核心是由一个专门的工厂类（SimpleFactory / StoreFactory）根据传入的参数（如字符串或枚举），集中完成所有具体产品的实例化，并统一返回抽象产品接口（Product / ICommodity）。

核心角色包括：

• 抽象产品（Product / ICommodity）
• 具体产品（ConcreteProductA/B / CouponCommodityService、GoodsCommodityService、CardCommodityService）
• 简单工厂（负责if/switch判断与new对象）

典型应用场景：

• LLM提供商路由（OpenAI、DeepSeek、Claude等）
• 营销发奖系统（不同奖品类型对应不同外部服务）

优点：极简、职责清晰、调用方代码干净，快速实现一定程度的解耦。 最大缺陷：违背开闭原则（OCP），每新增一种产品都必须修改工厂类的判断逻辑，容易形成“巨型switch炼狱”，维护成本随产品种类增加而指数级上升。