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Java設(shè)計(jì)模式之工廠模式（Factory模式）介紹

更新時(shí)間：2015年03月12日 09:22:12 投稿：junjie

這篇文章主要介紹了Java設(shè)計(jì)模式之工廠模式（Factory模式）介紹,本文講解了為何使用工廠模式、工廠方法、抽象工廠、Java工廠模式舉例等內(nèi)容,需要的朋友可以參考下

工廠模式定義：提供創(chuàng)建對(duì)象的接口。

為何使用工廠模式

工廠模式是我們最常用的模式了，著名的Jive論壇，就大量使用了工廠模式，工廠模式在Java程序系統(tǒng)可以說(shuō)是隨處可見(jiàn)。

為什么工廠模式是如此常用？因?yàn)楣S模式就相當(dāng)于創(chuàng)建實(shí)例對(duì)象的new，我們經(jīng)常要根據(jù)類Class生成實(shí)例對(duì)象，如A a=new A() 工廠模式也是用來(lái)創(chuàng)建實(shí)例對(duì)象的，所以以后new時(shí)就要多個(gè)心眼，是否可以考慮實(shí)用工廠模式，雖然這樣做，可能多做一些工作，但會(huì)給你系統(tǒng)帶來(lái)更大的可擴(kuò)展性和盡量少的修改量。

我們以類Sample為例，如果我們要?jiǎng)?chuàng)建Sample的實(shí)例對(duì)象：

復(fù)制代碼代碼如下:

Sample sample=new Sample();

可是，實(shí)際情況是，通常我們都要在創(chuàng)建sample實(shí)例時(shí)做點(diǎn)初始化的工作,比如賦值查詢數(shù)據(jù)庫(kù)等。

首先，我們想到的是，可以使用Sample的構(gòu)造函數(shù)，這樣生成實(shí)例就寫成：

復(fù)制代碼代碼如下:

Sample sample=new Sample(參數(shù));

但是，如果創(chuàng)建sample實(shí)例時(shí)所做的初始化工作不是象賦值這樣簡(jiǎn)單的事，可能是很長(zhǎng)一段代碼，如果也寫入構(gòu)造函數(shù)中，那你的代碼很難看了（就需要Refactor重整）。

為什么說(shuō)代碼很難看，初學(xué)者可能沒(méi)有這種感覺(jué)，我們分析如下，初始化工作如果是很長(zhǎng)一段代碼，說(shuō)明要做的工作很多，將很多工作裝入一個(gè)方法中，相當(dāng)于將很多雞蛋放在一個(gè)籃子里，是很危險(xiǎn)的，這也是有背于Java面向?qū)ο蟮脑瓌t，面向?qū)ο蟮姆庋b(Encapsulation)和分派(Delegation)告訴我們，盡量將長(zhǎng)的代碼分派“切割”成每段，將每段再“封裝”起來(lái)(減少段和段之間偶合聯(lián)系性)，這樣，就會(huì)將風(fēng)險(xiǎn)分散，以后如果需要修改，只要更改每段，不會(huì)再發(fā)生牽一動(dòng)百的事情。

在本例中，首先，我們需要將創(chuàng)建實(shí)例的工作與使用實(shí)例的工作分開，也就是說(shuō)，讓創(chuàng)建實(shí)例所需要的大量初始化工作從Sample的構(gòu)造函數(shù)中分離出去。

這時(shí)我們就需要Factory工廠模式來(lái)生成對(duì)象了，不能再用上面簡(jiǎn)單new Sample(參數(shù))。還有,如果Sample有個(gè)繼承如MySample，按照面向接口編程，我們需要將Sample抽象成一個(gè)接口?，F(xiàn)在Sample是接口，有兩個(gè)子類MySample 和HisSample。我們要實(shí)例化他們時(shí),如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

Sample mysample=new MySample(); Sample hissample=new HisSample();

隨著項(xiàng)目的深入，Sample可能還會(huì)"生出很多兒子出來(lái)"，那么我們要對(duì)這些兒子一個(gè)個(gè)實(shí)例化，更糟糕的是，可能還要對(duì)以前的代碼進(jìn)行修改：加入后來(lái)生出兒子的實(shí)例.這在傳統(tǒng)程序中是無(wú)法避免的。

但如果你一開始就有意識(shí)使用了工廠模式，這些麻煩就沒(méi)有了。

工廠方法

你會(huì)建立一個(gè)專門生產(chǎn)Sample實(shí)例的工廠：

復(fù)制代碼代碼如下:

public class Factory{

    public static Sample creator(int which){

        //getClass 產(chǎn)生Sample 一般可使用動(dòng)態(tài)類裝載裝入類。

        if (which==1)

            return new SampleA();

        else if (which==2)

            return new SampleB();

    }

}

那么在你的程序中，如果要實(shí)例化Sample時(shí)就使用

復(fù)制代碼代碼如下:

Sample sampleA=Factory.creator(1);

這樣，在整個(gè)就不涉及到Sample的具體子類，達(dá)到封裝效果，也就減少錯(cuò)誤修改的機(jī)會(huì)，這個(gè)原理可以用很通俗的話來(lái)比喻：就是具體事情做得越多，越容易范錯(cuò)誤。這每個(gè)做過(guò)具體工作的人都深有體會(huì)，相反，官做得越高，說(shuō)出的話越抽象越籠統(tǒng)，范錯(cuò)誤可能性就越少。好象我們從編程序中也能悟出人生道理？

使用工廠方法要注意幾個(gè)角色，首先你要定義產(chǎn)品接口，如上面的Sample，產(chǎn)品接口下有Sample接口的實(shí)現(xiàn)類，如SampleA，其次要有一個(gè)factory類，用來(lái)生成產(chǎn)品Sample，如下圖，最右邊是生產(chǎn)的對(duì)象Sample：

進(jìn)一步稍微復(fù)雜一點(diǎn)，就是在工廠類上進(jìn)行拓展，工廠類也有繼承它的實(shí)現(xiàn)類concreteFactory了。

抽象工廠
工廠模式中有：工廠方法(Factory Method)和抽象工廠(Abstract Factory)。

這兩個(gè)模式區(qū)別在于需要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)象的復(fù)雜程度上。如果我們創(chuàng)建對(duì)象的方法變得復(fù)雜了，如上面工廠方法中是創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象Sample，如果我們還有新的產(chǎn)品接口Sample2。

這里假設(shè)：Sample有兩個(gè)concrete類SampleA和SamleB，而Sample2也有兩個(gè)concrete類Sample2A和SampleB2，那么，我們就將上例中Factory變成抽象類，將共同部分封裝在抽象類中，不同部分使用子類實(shí)現(xiàn)，下面就是將上例中的Factory拓展成抽象工廠：

復(fù)制代碼代碼如下:

public abstract class Factory{

    public abstract Sample creator();

    public abstract Sample2 creator(String name);

}

public class SimpleFactory extends Factory{

    public Sample creator(){ ......... return new SampleA }

    public Sample2 creator(String name){ ......... return new Sample2A }

}

public class BombFactory extends Factory{

    public Sample creator(){ ...... return new SampleB }

    public Sample2 creator(String name){ ...... return new Sample2B }

}

從上面看到兩個(gè)工廠各自生產(chǎn)出一套Sample和Sample2，也許你會(huì)疑問(wèn)，為什么我不可以使用兩個(gè)工廠方法來(lái)分別生產(chǎn)Sample和Sample2？

抽象工廠還有另外一個(gè)關(guān)鍵要點(diǎn)，是因?yàn)?SimpleFactory內(nèi)，生產(chǎn)Sample和生產(chǎn)Sample2的方法之間有一定聯(lián)系，所以才要將這兩個(gè)方法捆綁在一個(gè)類中，這個(gè)工廠類有其本身特征，也許制造過(guò)程是統(tǒng)一的，比如：制造工藝比較簡(jiǎn)單，所以名稱叫SimpleFactory。

在實(shí)際應(yīng)用中，工廠方法用得比較多一些，而且是和動(dòng)態(tài)類裝入器組合在一起應(yīng)用，

Java工廠模式舉例

我們以Jive的ForumFactory為例，這個(gè)例子在前面的Singleton模式中我們討論過(guò)，現(xiàn)在再討論其工廠模式：

復(fù)制代碼代碼如下:

public abstract class ForumFactory {

    private static Object initLock = new Object(); private static String className ="com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory"; private static ForumFactory factory = null;

    public static ForumFactory getInstance(Authorization authorization) {

        //If no valid authorization passed in, return null.

        if (authorization == null) { return null; }

        //以下使用了Singleton 單態(tài)模式

        if (factory == null) {

            synchronized(initLock) {

                if (factory == null) { ......

                        try {

                            //動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)載類

                            Class c = Class.forName(className);

                            factory = (ForumFactory)c.newInstance();

                        } catch (Exception e) { return null; }

                 }

            }

        }

        //Now, 返回 proxy.用來(lái)限制授權(quán)對(duì)forum的訪問(wèn)

        return new ForumFactoryProxy(authorization, factory,factory.getPermissions(authorization));

    }

    //真正創(chuàng)建forum的方法由繼承forumfactory的子類去完成.

    public abstract Forum createForum(String name, String description)

        throws UnauthorizedException, ForumAlreadyExistsException;

    ....

}

因?yàn)楝F(xiàn)在的Jive是通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)存放論壇帖子等內(nèi)容數(shù)據(jù)，如果希望更改為通過(guò)文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)工廠方法ForumFactory就提供了提供動(dòng)態(tài)接口：

復(fù)制代碼代碼如下:

    private static String className = "com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory";

你可以使用自己開發(fā)的創(chuàng)建forum的方法代替com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory就可以。

在上面的一段代碼中一共用了三種模式，除了工廠模式外，還有Singleton單態(tài)模式，以及proxy模式,proxy模式主要用來(lái)授權(quán)用戶對(duì)forum的訪問(wèn)，因?yàn)樵L問(wèn)forum有兩種人：一個(gè)是注冊(cè)用戶一個(gè)是游客guest，那么那么相應(yīng)的權(quán)限就不一樣，而且這個(gè)權(quán)限是貫穿整個(gè)系統(tǒng)的，因此建立一個(gè)proxy，類似網(wǎng)關(guān)的概念，可以很好的達(dá)到這個(gè)效果。

看看Java寵物店中的CatalogDAOFactory：

復(fù)制代碼代碼如下:

public class CatalogDAOFactory {

    /**

      * 本方法制定一個(gè)特別的子類來(lái)實(shí)現(xiàn)DAO模式。

      * 具體子類定義是在J2EE的部署描述器中。

    */

        public static CatalogDAO getDAO() throws CatalogDAOSysException{

            CatalogDAO catDao = null;

            try {

                InitialContext ic = new InitialContext();

                //動(dòng)態(tài)裝入CATALOG_DAO_CLASS

                //可以定義自己的CATALOG_DAO_CLASS，從而在無(wú)需變更太多代碼

                //的前提下，完成系統(tǒng)的巨大變更。

                String className =(String) ic.lookup(JNDINames.CATALOG_DAO_CLASS);

                catDao = (CatalogDAO) Class.forName(className).newInstance();

            } catch (NamingException ne) {

                throw new CatalogDAOSysException(" CatalogDAOFactory.getDAO: NamingException while getting DAO type : \n" + ne.getMessage());

            } catch (Exception se) {

                throw new CatalogDAOSysException("CatalogDAOFactory.getDAO: Exception while getting DAO type : \n" + se.getMessage());

           }

           return catDao;

    }

}

CatalogDAOFactory是典型的工廠方法，catDao是通過(guò)動(dòng)態(tài)類裝入器className獲得CatalogDAOFactory具體實(shí)現(xiàn)子類，這個(gè)實(shí)現(xiàn)子類在Java寵物店是用來(lái)操作catalog數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的類型不同，定制自己的具體實(shí)現(xiàn)子類，將自己的子類名給與CATALOG_DAO_CLASS變量就可以。

由此可見(jiàn)，工廠方法確實(shí)為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供了非常靈活強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展機(jī)制，只要我們更換一下具體的工廠方法，系統(tǒng)其他地方無(wú)需一點(diǎn)變換，就有可能將系統(tǒng)功能進(jìn)行改頭換面的變化。

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