Fabrikmethode

1) Die Fabrikmethode (englisch Factory Method) ist ein Entwurfsmuster aus dem Bereich der Softwareentwicklung und gehört zur Kategorie der Erzeugungsmuster (Creational Patterns). Das Muster definiert eine Schnittstelle zur Erzeugung eines Objektes, wobei es den Unterklassen überlassen bleibt, von welcher Klasse das zu erzeugende Objekt ist. Es ist eines der sogenannten GoF-Muster (Gang of Four, siehe Viererbande). Dieses Muster wird manchmal auch als virtueller Konstruktor (virtual constructor) bezeichnet.

2) Der Begriff Fabrikmethode wird in der Praxis auch oft für eine statische Methode verwendet, die ein neues Objekt erzeugt. In diesem Fall ist keine Verwendung von Unterklassen bzw. Polymorphismus vorgesehen.

Verwendung

Die Fabrikmethode findet Anwendung, wenn:

eine Klasse die von ihr zu erzeugenden Objekte nicht kennen kann bzw. soll (1), 2)) oder
Unterklassen bestimmen sollen, welche Objekte erzeugt werden (nur 1)).

Typische Anwendungsfälle sind Frameworks und Klassenbibliotheken.

UML-Diagramm

1)

Akteure

Produkt
- Basistyp (Klasse oder Schnittstelle) für das zu erzeugende Produkt
Erzeuger
- definiert die Fabrikmethode, um ein solches Produkt zu erzeugen

(mitunter wird für die Fabrikmethode eine Implementierung vorgegeben, die ein "Standard-Produkt" erzeugt)

KonkretesProdukt
- implementiert die Produkt-Schnittstelle (Subtyp von Produkt)
KonkreterErzeuger (nur bei 1))
- überschreibt die Fabrikmethode um konkrete(re) Produkte zu erzeugen
- determiniert damit das konkrete Produkt (z.B. indem er den Konstruktor einer konkreten Klasse aufruft)

Vorteile

Fabrikmethoden entkoppeln ihre Aufrufer von Implementierungen konkreter Produkt-Klassen. Das ist insbesondere wertvoll, wenn Frameworks sich während der Lebenszeit einer Applikation weiterentwickeln - dann kann später intern eine andere Klasse von Objekten erzeugt werden, ohne dass sich die Applikation ändern muss.
Im Gegensatz zu einem Konstruktor kann eine Fabrikmethode einen aussagefähigeren Namen haben, z.B. Color.CreateRGB(...) vs. Color.CreateHSB(...).

Nachteile

1) Die Verwendung dieses Erzeugungsmusters läuft auf Unterklassenbildung hinaus.
2) Es muss eine eigene Klasse vorhanden sein, die die statische Methode aufnehmen kann (das hat schon zu Forderungen geführt, dass in Java- oder C#-Schnittstellen statische Methoden erlaubt werden sollten).

Beispiele

1) Virtuelle Methode in Interface oder Klasse (z.B. Fassade), die auch sonst für Objekte eines Typs zuständig ist. Unterklassen können dann spezifische Typen erzeugen. Typische Szenarien:

1.1. Erzeugen abhängiger Objekte. Beispiele:

Java: java.sql.Connection.CreateStatement() - das erzeugte Statement verweist auf die Connection und "lebt in dieser".
.Net: System.Data.IDbConnection.CreateCommand() - das erzeugte IDbCommand verweist auf die Connection und "lebt in dieser".

Oft haben die erzeugten abhängigen Objekte wieder Factory-Methoden für davon abhängige Objekte, z.B. hat IDbCommand eine Methode CreateParameter(). Daher lassen sich Klassen mit solchen Factory-Methoden nicht als "Factory-Klassen" (mit Hauptverantwortung "Object Creation") verstehen - im Unterschied zur abstrakten Fabrik.

1.2. Erzeugen unabhängiger Objekte über zentralisierte "indizierte Konstruktoren": Eine aus einer Familie von Factory-Methoden wird mit Hilfe eines Dictionarys über einen Key aufgerufen. Code-Snippet (mit C#-delegates statt Unerklassen - der Delegate-Typ repräsentiert den Erzeuger, jede konkrete anonyme Methode jeweils einen KonkretenErzeuger):

delegate IFoo CreateFoo(IContext creationParameter);

static IDictionary<Key, CreateFoo> fooFactory = new Dictionary<Key, CreateFoo>();

// Statische Initialisierung:
fooFactory.Add(key1, delegate(IContext cp) { return new FooForKey1(cp); });
fooFactory.Add(key2, delegate(IContext cp) { return new FooForKey2Or3(new Key2Child(cp)); });
fooFactory.Add(key3, delegate(IContext cp) { return new FooForKey2Or3(new Key3Child(cp)); });

Aufruf:

IFoo newObject = fooFactory[key](someContext);

Erlaubt ein kompaktes, deskriptives Design der Objekterzeugung. Gefahr (insbesondere, wenn - z.B: in C# - im Dictionary direkt auf Funktionsaufrufe verwiesen wird), dass die Factory-Objekte mehr Verantwortung übernehmen.

2) "Static Factory Method": Einzelne static-Methode, die ein Objekt eines Typs oder Unter-Typs zurückliefert. Kein "virtual constructor" - Sinn der Sache: Zentraler, klassenbasierter Access Point für Objekterzeugung analog zu new. Erfordert manchmal Einführung einer einzelnen Klasse nur als "Factory Method Holder". Beispiele:

Java: java.util.Collections.singletonMap()
Java: javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory.newInstance()

Verwendung in Analyse für GUI-basierte Programme

1) "metaphorische Verwendung": GUI-Aktionen (häufig Neu-Buttons eines Toolbars) "erzeugen" neue Objekte abhängig davon, welcher Dialog gerade gezeigt wird. Beispiel:

MS-Outlook hat Button "Neu", der je nach ausgewähltem Elemente-Typ (EMail, Kalender, Aufgaben, ...) ein jeweils anderes Objekt erzeugt (neue EMail, neuer Termin etc.).

2) In der Praxis kein relevantes Analysemuster.

Weblinks

Die Fabrikmethode in PHP (englisch)
Fabrikmethode in C# (englisch)
Fabrikmethode in Java (englisch)
Factory Method (englisch)