工廠模式的定義
工廠模式使用的頻率非常高撼玄，我們在開發(fā)中總能見到它們的身影。其定義為：Define an interface for creating an object, but let subclasses decide which class to instantiate. Factory Method lets a class defer instantiation to subclasses.
即定義一個用于創(chuàng)建對象的接口撞叽，讓子類決定實例化哪一個類。工廠方法使一個類的實例化延遲到其子類摆马。
工廠方法模式的通用類圖如下所示：
如圖所示停蕉，Product抽象類負責定義產(chǎn)品的共性，實現(xiàn)對事物最抽象的定義雷滚，Creator為抽象工廠類需曾，具體如何創(chuàng)建產(chǎn)品類由具體的實現(xiàn)工廠ConcreteCreator來完成。我們來看一下通用的模板代碼：
public abstract class Product {
public void method() { //產(chǎn)品類的公共方法祈远，已經(jīng)實現(xiàn)
//實現(xiàn)了公共的邏輯
}
public abstract void method2(); //非公共方法呆万，需要子類具體實現(xiàn)
}
具體產(chǎn)品類可以有多個，都繼承與抽象類Product车份，如下：
public class ConcreateProduct1 extends Product {
@Override
public void method2() {
//product1的業(yè)務(wù)邏輯
}
}
public class ConcreateProduct2 extends Product {
@Override
public void method2() {
//product2的業(yè)務(wù)邏輯
}
}
抽象工廠類負責定義產(chǎn)品對象的產(chǎn)生谋减，代碼如下：
public abstract class Creator {
//創(chuàng)建一個產(chǎn)品對象，其輸入?yún)?shù)類型可以自行設(shè)置
public abstract <T extends Product> T createProduct(Class<T> clazz);
}
這里用的是泛型扫沼，傳入的對象必須是Product抽象類的實現(xiàn)類出爹。具體如何產(chǎn)生一個產(chǎn)品的對象，是由具體工廠類實現(xiàn)的缎除，具體工廠類繼承這個抽象工廠類：
public class ConcreteCreator extends Creator {
@Override
public <T extends Product> T createProduct(Class<T> clazz) {
Product product = null;
try {
product = (Product) Class.forName(clazz.getName()).newInstance();
} catch (Exception e) { //異常處理
e.printStackTrace();
}
return (T) product;
}
}
通過這樣的設(shè)計严就，我們就可以在測試類中隨意生產(chǎn)產(chǎn)品了，看下面的測試類：
public class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
Creator factory = new ConcreteCreator();
Product product1 = factory.createProduct(ConcreteProduct1.class); //通過不同的類創(chuàng)建不同的產(chǎn)品
Product product2 = factory.createProduct(ConcreteProduct2.class);
/*
* 下面繼續(xù)其他業(yè)務(wù)處理
*/
}
}
下面舉個女媧造人的例子闡述一下工廠模式的實際應(yīng)用器罐。
用女蝸造人闡述工廠模式
現(xiàn)在女媧要造人梢为，她要造三種人：白種人、黃種人和黑種人。怎么造呢抖誉？她得有個能產(chǎn)生人類的工廠吧（類似于八卦爐的東西），這個工廠得讓她生產(chǎn)出不同的人種衰倦。每個人都有兩個屬性：皮膚顏色和說話袒炉。那現(xiàn)在我們開始設(shè)計女蝸造人的程序，首先我們看一下造人的類圖：
抽象接口Human是人類樊零，里面有兩個方法我磁，getColor獲得皮膚顏色，talk交談驻襟。下面三個具體Human的實現(xiàn)類夺艰，分別實現(xiàn)三個人種。根據(jù)工廠模式沉衣，應(yīng)該有個抽象工廠郁副，AbstractHumanFactory就擔當了這個責任，里面有個抽象方法createHuman豌习，那HumanFactory就是實現(xiàn)類了存谎，實現(xiàn)抽象工廠里的方法。下面我們看看具體實現(xiàn)：
public interface Human {
public void getColor();//人有不同的顏色
public void talk(); //人會說話
}
接下來對Human接口的不同實現(xiàn)：
public class BlackHuman implements Human {// 黑種人
@Override
public void getColor() {
System.out.println("Black");
}
@Override
public void talk() {
System.out.println("Black man");
}
}
public class Human implements Human { //黃種人
@Override
public void getColor() {
System.out.println("Yellow");
}
@Override
public void talk() {
System.out.println("Yellow man");
}
}
public class WhiteHuman implements Human {//白種人
@Override
public void getColor() {
System.out.println("White");
}
@Override
public void talk() {
System.out.println("White man");
}
}
好了肥隆，人的模子搞好了既荚，現(xiàn)在女媧要開始搭建八卦爐了，于是女媧開始畫八卦爐模型了：
public abstract class AbstractHumanFactory{
public abstract <T extends Human> T createHuman(Class<T> clazz); //注意這里T必須是Human的實現(xiàn)類才行栋艳，因為要造Human嘛
}
然后女媧開始具體實現(xiàn)這個八卦爐了……
public class HumanFactory extends AbstractHumanFactory {
@Override
public <T extends Human> T createHuman(Class<T> clazz) {
Human human = null;
try {
human = (Product) Class.forName(clazz.getName()).newInstance();
} catch (Exception e) { //異常處理
System.out.println("人種產(chǎn)生錯誤");
}
return (T) human;
}
}
好恰聘，現(xiàn)在人種也有了，八卦爐也有了吸占，剩下的就是采集黃土晴叨，然后命令八卦爐開始生產(chǎn)了：
public class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
AbstractHumanFactory bagualu = new HunmanFactory();
Human blackMan = bagualu.createHuman(BlackHuman.class); //黑人誕生了
Human yellowMan = bagualu.createHuman(YelloHuman.class); //黃人誕生了
Human whiteMan = bagualu.createHuman(WhiteHuman.class); //白人誕生了
}
}
女媧就是這么把人造出來的……這就是工廠模式！
工廠模式的擴展
靜態(tài)工廠模式
我們還用上面女媧造人的例子說明旬昭，現(xiàn)在女媧在思考一個問題：我現(xiàn)在只需要一個工廠就可以把人生產(chǎn)出來篙螟，我干嘛要具體的工廠對象呢？我只要使用靜態(tài)方法就好了。這樣一想蒸矛，于是女媧就開始把AbstractHumanFactory抽象類去掉了宦赠，只保留了HumanFactory類，同時把createHuman方法設(shè)置成了static類型绪杏，搞定！
public class HumanFactory {
@Override
public static <T extends Human> T createHuman(Class<T> clazz) {
Human human = null;
try {
human = (Product) Class.forName(clazz.getName()).newInstance();
} catch (Exception e) { //異常處理
System.out.println("人種產(chǎn)生錯誤");
}
return (T) human;
}
}
然后女媧造人的時候就不用new什么八卦爐了纽绍，直接用HumanFactory類調(diào)用就行了：
Human blackMan = HumanFactory.createHuman(BlackHuman.class);
這就是靜態(tài)工廠模式蕾久，在實際項目中，根據(jù)需求可以設(shè)置成靜態(tài)工廠類拌夏，但是缺點是擴展比較困難僧著，如果就一個工廠履因，不需要擴展，可以這么設(shè)計盹愚，仍然是很常用的栅迄。
多個工廠模式
我們還以女媧造人為例，后來女媧想了想皆怕，毅舆，這人不可能就說話吧，還得有不同的屬性殺的愈腾，如果在一個八卦爐里造憋活，除了new一個人外，還得對不同的人設(shè)置不同的屬性虱黄，這樣的話悦即，八卦爐有點吃不消阿……又有點亂啊……但是她想到了一個法子，每個人種弄個八卦爐礁鲁，不同的八卦爐專門生產(chǎn)不同的人種盐欺，這樣就結(jié)構(gòu)清晰了，她在造人的時候自己選擇與哪個八卦爐相關(guān)聯(lián)就行了仅醇。示意圖如下：
這樣的話AbstractHumanFactory抽象類我們就要改寫了：
public abstract class AbstractHumanFactory {
public abstract Human createHuman();
}
注意抽象方法中已經(jīng)不需要再傳遞相關(guān)類的參數(shù)了冗美，因為每個具體的工廠都已經(jīng)非常明確自己的職責：創(chuàng)建自己負責的產(chǎn)品類對象。所以不同的工廠實現(xiàn)自己的createHuman方法即可：
public class BlackHumanFactory extends AbstractHumanFactory {
public Human createHuman() {
return new BlackHuman();
}
}
public class YellowHumanFactory extends AbstractHumanFactory {
public Human createHuman() {
return new YellowHuman();
}
}
public class WhiteHumanFactory extends AbstractHumanFactory {
public Human createHuman() {
return new WhiteHuman();
}
}
這樣三個不同的工廠就產(chǎn)生了析二，每個工廠對應(yīng)只生產(chǎn)自己對應(yīng)的人種粉洼。所以現(xiàn)在女媧造人就可以不用一個八卦爐了，分工協(xié)作叶摄，各不影響了属韧！
public class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
Human blackMan = new BlackHumanFactory().createHuman(); //黑人誕生了
Human yellowMan = new YellowHumanFactory().createHuman(); //黃人誕生了
Human whiteMan = new WhiteHumanFactory().createHuman(); //白人誕生了
}
}
這種工廠模式的好處是職責清晰，結(jié)構(gòu)簡單蛤吓，但是給擴擴展性和可維護性帶來了一定的影響宵喂，因為如果要擴展一個產(chǎn)品類，就需要建立一個相應(yīng)的工廠類会傲，這樣就增加了擴展的難度锅棕。因為工廠類和產(chǎn)品類的數(shù)量是相同的，維護時也需要考慮兩個對象之間的關(guān)系淌山。但是這種模式還是很常用的裸燎。
替代單例模式
上一章介紹了單例模式，并且指出了單例和多例的一些缺點泼疑，但是我們是不是可以采用工廠模式來實現(xiàn)一個單例模式的功能呢德绿？答案是肯定的，單例模式的核心要求就是在內(nèi)存中只有一個對象，通過工廠方法模式也可以只在內(nèi)存中生產(chǎn)一個對象移稳。見下面：
Singleton類定義了一個private的無參構(gòu)造方法蕴纳，目的是不允許通過new的方式創(chuàng)建對象，另外个粱，Singleton類也不自己定義一個Singleton對象了袱蚓，因為它要通過工廠來獲得。
public class Singleton {
private Singleton() {
}
public void doSomething() {
//業(yè)務(wù)處理
}
}
既然Singleton不能通過正常的渠道建立一個對象几蜻，那SingletonFactory如何建立一個單例對象呢？答案是通過反射方式創(chuàng)建：
public class SingletonFactory {
private static Singleton instance;
static {
try {
Class clazz = Class.forName(Singleton.class.getName());
//獲取無參構(gòu)造方法
Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor();
//設(shè)置無參構(gòu)造方法可訪問
constructor.setAccessible(true);
//產(chǎn)生一個實例對象
instance = (Singleton) constructor.newInstance();
} catch (Exception e) {
//異常處理
}
}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
以上通過工廠方法模式創(chuàng)建了一個單例對象体斩，該框架可以繼續(xù)擴展梭稚，在一個項目中可以產(chǎn)生一個單例構(gòu)造器，所有需要產(chǎn)生單例的類都遵循一定的規(guī)則（構(gòu)造方法是private）絮吵，然后通過擴展該框架弧烤，只要輸入一個類型就可以獲得唯一的一個實例。
延遲初始化
何為延遲初始化（Lazy initialization）蹬敲？即一個對象被使用完畢后暇昂，并不立刻釋放，工廠類保持其初始狀態(tài)伴嗡，等待再次被使用急波。延遲初始化是工廠模式的一個擴展應(yīng)用，其通用類表示如下：
ProductFactory負責產(chǎn)品類對象的創(chuàng)建工作瘪校，并且通過prMap變量產(chǎn)生一個緩存澄暮，對需要再次被重用的對象保留：
public class ProductFactory {
private static final Map<String, Product> prMap = new HashMap();
public static synchronized Product createProduct(String type) throws Exception {
Product product = null;
//如果Map中已經(jīng)有這個對象
if(prMap.containsKey(type)) {
product = prMap.get(type);
} else {
if(type.equals("Product1")) {
product = new ConcreteProduct1();
}
else {
product = new ConcreteProduct2();
}
prMap.put(type, product);
}
return product;
}
}
代碼比較簡單，通過定義一個Map容器阱扬，容納所有產(chǎn)生的對象泣懊，每次在new一個對象的時候先判斷Map中有沒有，有就不用再new了麻惶，直接取馍刮。另外，每次new過一個對象后窃蹋，也將其放入Map中方便下次調(diào)用卡啰。
延遲加載時很有用的，比如JDBC連接數(shù)據(jù)庫脐彩，會要求設(shè)置一個MaxConnections最大連接數(shù)量碎乃，該數(shù)量就是內(nèi)存中最大實例化的數(shù)量。
工廠模式的應(yīng)用
優(yōu)點：
- 工廠模式具有良好的封裝性惠奸，代碼結(jié)構(gòu)清晰梅誓，也有利于擴展。在增加產(chǎn)品類的情況下，只需要適當?shù)匦薷木唧w的工廠類或擴展一個工廠類梗掰，就可以完成“擁抱變化”嵌言。
- 工廠模式可以屏蔽產(chǎn)品類。這一點非常重要及穗，產(chǎn)品類的實現(xiàn)如何變化摧茴，調(diào)用者都不用關(guān)系，只需要關(guān)心產(chǎn)品的接口埂陆，只要接口保持不變苛白，系統(tǒng)的上層模塊就不需要發(fā)生變化。
- 工廠模式是典型的解耦框架焚虱。高層模塊只需要知道產(chǎn)品的抽象類购裙，其他的實現(xiàn)類都不用關(guān)心。
高層模塊只需要知道產(chǎn)品的抽象類鹃栽，其他產(chǎn)品都不用關(guān)心躏率，符合迪米特法則（最少知識原則），我不需要的就不要去交流民鼓；也符合依賴倒置原則薇芝，只依賴產(chǎn)品類的抽象；當然也符合里式替換原則丰嘉，使用產(chǎn)品子類替代產(chǎn)品父類沒有問題夯到。
