原創(chuàng)文章吠裆，同步發(fā)自作者人個(gè)博客，轉(zhuǎn)載請(qǐng)務(wù)必將下面這段話置于文章開頭處。
　　本文轉(zhuǎn)發(fā)自Jason's Blog，原文鏈接　http://www.jasongj.com/design_pattern/simple_factory

簡單工廠模式使用案例

有一種抽象產(chǎn)品——汽車（Car）朋鞍，同時(shí)有多種具體的子類產(chǎn)品，如BenzCar妥箕，BMWCar滥酥，LandRoverCar。類圖如下

Product class diagram

作為司機(jī)矾踱，如果要開其中一種車恨狈，比如BenzCar疏哗，最直接的做法是直接創(chuàng)建BenzCar的實(shí)例呛讲，并執(zhí)行其drive方法，如下

package com.jasongj.client;

import com.jasongj.product.BenzCar;

public class Driver1 {

  public static void main(String[] args) {
    BenzCar car = new BenzCar();
    car.drive();
  }

}

此時(shí)如果要改為開Land Rover返奉，則需要修改代碼贝搁，創(chuàng)建Land Rover的實(shí)例并執(zhí)行其drive方法。這也就意味著任何時(shí)候需要換一輛車開的時(shí)候芽偏，都必須修改客戶端代碼雷逆。

一種稍微好點(diǎn)的方法是，通過讀取配置文件污尉，獲取需要開的車膀哲，然后創(chuàng)建相應(yīng)的實(shí)例并由父類Car的引用指向它，利用多態(tài)執(zhí)行不同車的drive方法被碗。如下

package com.jasongj.client;

import org.apache.commons.configuration.ConfigurationException;
import org.apache.commons.configuration.XMLConfiguration;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import com.jasongj.product.BMWCar;
import com.jasongj.product.BenzCar;
import com.jasongj.product.Car;
import com.jasongj.product.LandRoverCar;

public class Driver2 {
  
  private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(Driver2.class);

  public static void main(String[] args) throws ConfigurationException {
    XMLConfiguration config = new XMLConfiguration("car.xml");
    String name = config.getString("driver2.name");
    Car car;

    switch (name) {
    case "Land Rover":
      car = new LandRoverCar();
      break;
    case "BMW":
      car = new BMWCar();
      break;
    case "Benz":
      car = new BenzCar();
      break;
    default:
      car = null;
      break;
    }
    LOG.info("Created car name is {}", name);
    car.drive();
  }

}

對(duì)于Car的使用方而言某宪，只需要通過參數(shù)即可指定所需要Car的各類并得到其實(shí)例，同時(shí)無論使用哪種Car锐朴，都不需要修改后續(xù)對(duì)Car的操作兴喂。至此，簡單工廠模式的原型已經(jīng)形成焚志。如果把上述的邏輯判斷封裝到一個(gè)專門的類的靜態(tài)方法中衣迷，則實(shí)現(xiàn)了簡單工廠模式。工廠代碼如下

package com.jasongj.factory;

import org.apache.commons.configuration.ConfigurationException;
import org.apache.commons.configuration.XMLConfiguration;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import com.jasongj.product.BMWCar;
import com.jasongj.product.BenzCar;
import com.jasongj.product.Car;
import com.jasongj.product.LandRoverCar;

public class CarFactory1 {
  
  private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(CarFactory1.class);

  public static Car newCar() {
    Car car = null;
    String name = null;
    try {
      XMLConfiguration config = new XMLConfiguration("car.xml");
      name = config.getString("factory1.name");
    } catch (ConfigurationException ex) {
      LOG.error("parse xml configuration file failed", ex);
    }

    switch (name) {
    case "Land Rover":
      car = new LandRoverCar();
      break;
    case "BMW":
      car = new BMWCar();
      break;
    case "Benz":
      car = new BenzCar();
      break;
    default:
      car = null;
      break;
    }
    LOG.info("Created car name is {}", name);
    return car;
  }

}

調(diào)用方代碼如下

package com.jasongj.client;

import com.jasongj.factory.CarFactory1;
import com.jasongj.product.Car;

public class Driver3 {

  public static void main(String[] args) {
    Car car = CarFactory1.newCar();
    car.drive();
  }

}

與Driver2相比酱酬，所有的判斷邏輯都封裝在工廠(CarFactory1)當(dāng)中壶谒，Driver3不再需要關(guān)心Car的實(shí)例化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)象的創(chuàng)建和使用的隔離膳沽。

當(dāng)然汗菜，簡單工廠模式并不要求一定要讀配置文件來決定實(shí)例化哪個(gè)類泼差，可以把參數(shù)作為工廠靜態(tài)方法的參數(shù)傳入。

簡單工廠模式進(jìn)階

使用反射實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展性

從Driver2和CarFactory1的實(shí)現(xiàn)中可以看到呵俏，當(dāng)有新的車加入時(shí)堆缘，需要更新Driver2和CarFactory1的代碼也實(shí)現(xiàn)對(duì)新車的支持。這就違反了開閉原則（Open-Close Principle）普碎『鸱剩可以利用反射（Reflection）解決該問題。

package com.jasongj.factory;

import org.apache.commons.configuration.ConfigurationException;
import org.apache.commons.configuration.XMLConfiguration;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import com.jasongj.product.Car;

public class CarFactory2 {
  
  private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(CarFactory2.class);

  public static Car newCar() {
    Car car = null;
    String name = null;
    try {
      XMLConfiguration config = new XMLConfiguration("car.xml");
      name = config.getString("factory2.class");
    } catch (ConfigurationException ex) {
      LOG.error("Parsing xml configuration file failed", ex);
    }
    
    try {
      car = (Car)Class.forName(name).newInstance();
      LOG.info("Created car class name is {}", name);
    } catch (InstantiationException | IllegalAccessException | ClassNotFoundException e) {
      LOG.error("Instantiate car {} failed", name);
    }
    return car;
  }

}

從上面代碼中可以看到麻车，之后如果需要引入新的Car缀皱，只需要在配置文件中指定該Car的完整類名（包括package名），CarFactory2即可通過反射將其實(shí)例化动猬。實(shí)現(xiàn)了對(duì)擴(kuò)展的開放啤斗，同時(shí)保證了對(duì)修改的關(guān)閉。熟悉Spring的讀者應(yīng)該會(huì)想到Spring IoC的實(shí)現(xiàn)赁咙。

注解讓簡單工廠模式不簡單

上例中使用反射做到了對(duì)擴(kuò)展開放钮莲，對(duì)修改關(guān)閉。但有些時(shí)候彼水，使用類的全名不太方便崔拥，使用別名會(huì)更合適。例如Spring中每個(gè)Bean都會(huì)有個(gè)ID凤覆，引用Bean時(shí)也會(huì)通過ID去引用链瓦。像Apache Nifi這樣的數(shù)據(jù)流工具，在流程上使用了職責(zé)鏈模式盯桦，而對(duì)于單個(gè)Processor的創(chuàng)建則使用了工廠慈俯，對(duì)于用戶自定義的Processor并不需要通過代碼去注冊(cè)，而是使用注解（為了更方便理解下面這段代碼拥峦，請(qǐng)先閱讀筆者另外一篇文章《Java系列（一）Annotation（注解）》）贴膘。

下面就繼續(xù)在上文案例的基礎(chǔ)上使用注解升級(jí)簡單工廠模式。

package com.jasongj.factory;

import java.util.Collections;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

import org.apache.commons.configuration.ConfigurationException;
import org.apache.commons.configuration.XMLConfiguration;
import org.reflections.Reflections;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import com.jasongj.annotation.Vehicle;
import com.jasongj.product.Car;

public class CarFactory3 {

  private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(CarFactory3.class);

  private static Map<String, Class> allCars;

  static {
    Reflections reflections = new Reflections("com.jasongj.product");
    Set<Class<?>> annotatedClasses = reflections.getTypesAnnotatedWith(Vehicle.class);
    allCars = new ConcurrentHashMap<String, Class>();
    for (Class<?> classObject : annotatedClasses) {
      Vehicle vehicle = (Vehicle) classObject.getAnnotation(Vehicle.class);
      allCars.put(vehicle.type(), classObject);
    }
    allCars = Collections.unmodifiableMap(allCars);
  }

  public static Car newCar() {
    Car car = null;
    String type = null;
    try {
      XMLConfiguration config = new XMLConfiguration("car.xml");
      type = config.getString("factory3.type");
      LOG.info("car type is {}", type);
    } catch (ConfigurationException ex) {
      LOG.error("Parsing xml configuration file failed", ex);
    }

    if (allCars.containsKey(type)) {
      LOG.info("created car type is {}", type);
      try {
        car = (Car) allCars.get(type).newInstance();
      } catch (InstantiationException | IllegalAccessException ex) {
        LOG.error("Instantiate car failed", ex);
      }
    } else {
      LOG.error("specified car type {} does not exist", type);
    }
    return car;
  }

}

從上面代碼中可以看到事镣，該工廠會(huì)掃描所有被Vehicle注解的Car（每種Car都在注解中聲明了自己的type步鉴，可作為該種Car的別名）然后建立起Car別名與具體Car的Class原映射。此時(shí)工廠的靜態(tài)方法即可根據(jù)目標(biāo)別名實(shí)例化對(duì)應(yīng)的Car璃哟。

本文所有代碼都可從作者GitHub下載.

簡單工廠模式詳解

簡單工廠模式定義

簡單工廠模式（Simple Factory Pattern）又叫靜態(tài)工廠方法模式（Static FactoryMethod Pattern）氛琢。專門定義一個(gè)類（如上文中的CarFactory1、CarFactory2随闪、CarFactory3）來負(fù)責(zé)創(chuàng)建其它類的實(shí)例阳似，由它來決定實(shí)例化哪個(gè)具體類，從而避免了在客戶端代碼中顯式指定铐伴，實(shí)現(xiàn)了解耦撮奏。該類由于可以創(chuàng)建同一抽象類（或接口）下的不同子類對(duì)象俏讹，就像一個(gè)工廠一樣，因此被稱為工廠類畜吊。

簡單工廠模式類圖

簡單工廠模式類圖如下所示

Simple factory pettern class diagram

簡單工廠模式角色劃分

• 工廠角色（如上文中的CarFactory1/2/3）：這是簡單工廠模式的核心泽疆，由它負(fù)責(zé)創(chuàng)建所有的類的內(nèi)部邏輯。當(dāng)然工廠類必須能夠被外界調(diào)用玲献，創(chuàng)建所需要的產(chǎn)品對(duì)象殉疼。一般而言，工廠類提供一個(gè)靜態(tài)方法捌年，外部程序通過該方法創(chuàng)建所需對(duì)象瓢娜。
• 抽象產(chǎn)品角色(如上文中的Car)：簡單工廠模式所創(chuàng)建的所有對(duì)象的父類。注意礼预，這里的父類可以是接口也可以是抽象類眠砾，它負(fù)責(zé)描述所創(chuàng)建實(shí)例共有的公共接口。
• 具體產(chǎn)品角色（如上文中的BMWCar托酸，BenzCar褒颈，LandRoverCar）：簡單工廠所創(chuàng)建的具體實(shí)例對(duì)象，這些具體的產(chǎn)品往往都擁有共同的父類获高。

簡單工廠模式優(yōu)點(diǎn)

• 工廠類是整個(gè)簡單工廠模式的關(guān)鍵所在哈肖。它包含必要的判斷邏輯，能夠根據(jù)外界給定的信息（配置念秧，或者參數(shù)），決定究竟應(yīng)該創(chuàng)建哪個(gè)具體類的對(duì)象布疼。用戶在使用時(shí)可以直接根據(jù)工廠類去創(chuàng)建所需的實(shí)例摊趾，而無需了解這些對(duì)象是如何創(chuàng)建以及如何組織的。有利于整個(gè)軟件體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化游两。
• 通過引入配置文件和反射砾层，可以在不修改任何客戶端代碼的情況下更換和增加新的具體產(chǎn)品類，在一定程度上提高了系統(tǒng)的靈活性（如CarFactory2）贱案。
• 客戶端無須知道所創(chuàng)建的具體產(chǎn)品類的類名肛炮，只需要知道具體產(chǎn)品類所對(duì)應(yīng)的參數(shù)即可，對(duì)于一些復(fù)雜的類名宝踪，通過簡單工廠模式可以減少使用者的記憶量（如CarFactory3）侨糟。

簡單工廠模式缺點(diǎn)

• 由于工廠類集中了所有實(shí)例的創(chuàng)建邏輯，這就直接導(dǎo)致一旦這個(gè)工廠出了問題瘩燥，所有的客戶端都會(huì)受到牽連秕重。
• 由于簡單工廠模式的產(chǎn)品是基于一個(gè)共同的抽象類或者接口，這樣一來厉膀，產(chǎn)品的種類增加的時(shí)候溶耘，即有不同的產(chǎn)品接口或者抽象類的時(shí)候二拐，工廠類就需要判斷何時(shí)創(chuàng)建何種接口的產(chǎn)品，這就和創(chuàng)建何種種類的產(chǎn)品相互混淆在了一起凳兵，違背了單一職責(zé)原則百新，導(dǎo)致系統(tǒng)喪失靈活性和可維護(hù)性。
• 正如上文提到的，一般情況下（如CarFactory1）挡篓，簡單工廠模式違背了“開放-關(guān)閉原則”偎蘸，因?yàn)楫?dāng)我們新增加一個(gè)產(chǎn)品的時(shí)候必須修改工廠類，相應(yīng)的工廠類就需要重新編譯一遍杰妓。但這一點(diǎn)可以利用反射（CarFactory3在本質(zhì)上也是利用反射）在一定程度上解決（如CarFactory2）。
• 使用反射可以使簡單工廠在一定條件下滿足“開放-關(guān)閉原則”碘勉，但這僅限于產(chǎn)品類的構(gòu)造及初始化相同的場(chǎng)景巷挥。對(duì)于各產(chǎn)品實(shí)例化或者初始化不同的場(chǎng)景，很難利用反射滿足“開放-關(guān)閉”原則验靡。
• 簡單工廠模式由于使用了靜態(tài)工廠方法倍宾，造成工廠角色無法形成基于繼承的等級(jí)結(jié)構(gòu)。這一點(diǎn)筆者持保留態(tài)度胜嗓，因?yàn)槔^承不是目的高职，如果沒有這樣的需求，這一點(diǎn)完全不算缺點(diǎn)辞州，例如JDBC的DriverManager怔锌。

簡單工廠模式與OOP原則

已遵循的原則

• 依賴倒置原則
• 迪米特法則
• 里氏替換原則
• 接口隔離原則

未遵循的原則

• 開閉原則（如上文所述，利用配置文件+反射或者注解可以避免這一點(diǎn)）
• 單一職責(zé)原則（工廠類即要負(fù)責(zé)邏輯判斷又要負(fù)責(zé)實(shí)例創(chuàng)建）

簡單工廠模式在JDK中的典型應(yīng)用

簡單工廠模式在JDK中最典型的應(yīng)用要數(shù)JDBC了变过“Ｔ可以把關(guān)系型數(shù)據(jù)庫認(rèn)為是一種抽象產(chǎn)品，各廠商提供的具體關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（MySQL媚狰，PostgreSQL岛杀，Oracle）則是具體產(chǎn)品。DriverManager是工廠類崭孤。應(yīng)用程序通過JDBC接口使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫時(shí)类嗤，并不需要關(guān)心具體使用的是哪種數(shù)據(jù)庫，而直接使用DriverManager的靜態(tài)方法去得到該數(shù)據(jù)庫的Connection辨宠。

package com.jasongj.client;

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.SQLException;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

public class JDBC {
  
  private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(JDBC.class);

  public static void main(String[] args) {
    Connection conn = null;
    try {
      Class.forName("org.apache.hive.jdbc.HiveDriver");
      conn = DriverManager.getConnection("jdbc:hive2://127.0.0.1:10000/default");
      PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("select count(*) from test.test");
      ps.execute();
    } catch (SQLException ex) {
      LOG.warn("Execute query failed", ex);
    } catch(ClassNotFoundException e) {
      LOG.warn("Load Hive driver failed", e);
    } finally {
      if(conn != null ){
        try {
          conn.close();
        } catch (SQLException e) {
          // NO-OPT
        }
      }
    }
  }
}

Java設(shè)計(jì)模式系列

• Java設(shè)計(jì)模式（一） 簡單工廠模式不簡單
• Java設(shè)計(jì)模式（二） 工廠方法模式
• Java設(shè)計(jì)模式（三） 抽象工廠模式
• Java設(shè)計(jì)模式（四） 觀察者模式
• Java設(shè)計(jì)模式（五） 組合模式
• Java設(shè)計(jì)模式（六） 代理模式 VS. 裝飾模式
• Java設(shè)計(jì)模式（七） Spring AOP JDK動(dòng)態(tài)代理 vs. cglib
• Java設(shè)計(jì)模式（八） 適配器模式
• Java設(shè)計(jì)模式（九） 橋接模式
• Java設(shè)計(jì)模式（十） 你真的用對(duì)單例模式了嗎遗锣？
• Java設(shè)計(jì)模式（十一） 享元模式
• Java設(shè)計(jì)模式（十二） 策略模式
• Java設(shè)計(jì)模式（十三） 別人再問你設(shè)計(jì)模式，叫他看這篇文章