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Java設(shè)計模式之工廠模式(Factory模式)介紹

 更新時間: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)可以說是隨處可見。

為什么工廠模式是如此常用?因為工廠模式就相當(dāng)于創(chuàng)建實例對象的new,我們經(jīng)常要根據(jù)類Class生成實例對象,如A a=new A() 工廠模式也是用來創(chuàng)建實例對象的,所以以后new時就要多個心眼,是否可以考慮實用工廠模式,雖然這樣做,可能多做一些工作,但會給你系統(tǒng)帶來更大的可擴(kuò)展性和盡量少的修改量。

我們以類Sample為例, 如果我們要創(chuàng)建Sample的實例對象:

復(fù)制代碼 代碼如下:

    Sample sample=new Sample();

可是,實際情況是,通常我們都要在創(chuàng)建sample實例時做點(diǎn)初始化的工作,比如賦值查詢數(shù)據(jù)庫等。

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實例時所做的初始化工作不是象賦值這樣簡單的事,可能是很長一段代碼,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)。

為什么說代碼很難看,初學(xué)者可能沒有這種感覺,我們分析如下,初始化工作如果是很長一段代碼,說明要做的工作很多,將很多工作裝入一個方法中,相當(dāng)于將很多雞蛋放在一個籃子里,是很危險的,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,盡量將長的代碼分派“切割”成每段,將每段再“封裝”起來(減少段和段之間偶合聯(lián)系性),這樣,就會將風(fēng)險分散,以后如果需要修改,只要更改每段,不會再發(fā)生牽一動百的事情。

在本例中,首先,我們需要將創(chuàng)建實例的工作與使用實例的工作分開,也就是說,讓創(chuàng)建實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。

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

復(fù)制代碼 代碼如下:

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

隨著項目的深入,Sample可能還會"生出很多兒子出來",那么我們要對這些兒子一個個實例化,更糟糕的是,可能還要對以前的代碼進(jìn)行修改:加入后來生出兒子的實例.這在傳統(tǒng)程序中是無法避免的。

但如果你一開始就有意識使用了工廠模式,這些麻煩就沒有了。

工廠方法

你會建立一個專門生產(chǎn)Sample實例的工廠:

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,如果要實例化Sample時就使用

復(fù)制代碼 代碼如下:

    Sample sampleA=Factory.creator(1);

這樣,在整個就不涉及到Sample的具體子類,達(dá)到封裝效果,也就減少錯誤修改的機(jī)會,這個原理可以用很通俗的話來比喻:就是具體事情做得越多,越容易范錯誤。這每個做過具體工作的人都深有體會,相反,官做得越高,說出的話越抽象越籠統(tǒng),范錯誤可能性就越少。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接口的實現(xiàn)類,如SampleA,其次要有一個factory類,用來生成產(chǎn)品Sample,如下圖,最右邊是生產(chǎn)的對象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)。

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

這里假設(shè):Sample有兩個concrete類SampleA和SamleB,而Sample2也有兩個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 }
}

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

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

在實際應(yīng)用中,工廠方法用得比較多一些,而且是和動態(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,這個例子在前面的Singleton模式中我們討論過,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.用來限制授權(quán)對forum的訪問
        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;
    ....
}

因為現(xiàn)在的Jive是通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存放論壇帖子等內(nèi)容數(shù)據(jù),如果希望更改為通過文件系統(tǒng)實現(xiàn),這個工廠方法ForumFactory就提供了提供動態(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模式主要用來授權(quán)用戶對forum的訪問,因為訪問forum有兩種人:一個是注冊用戶一個是游客guest,那么那么相應(yīng)的權(quán)限就不一樣,而且這個權(quán)限是貫穿整個系統(tǒng)的,因此建立一個proxy,類似網(wǎng)關(guān)的概念,可以很好的達(dá)到這個效果。

看看Java寵物店中的CatalogDAOFactory:

復(fù)制代碼 代碼如下:

public class CatalogDAOFactory {
    /**
      * 本方法制定一個特別的子類來實現(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();
                //動態(tài)裝入CATALOG_DAO_CLASS
                //可以定義自己的CATALOG_DAO_CLASS,從而在無需變更太多代碼
                //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是通過動態(tài)類裝入器className獲得CatalogDAOFactory具體實現(xiàn)子類,這個實現(xiàn)子類在Java寵物店是用來操作catalog數(shù)據(jù)庫,用戶可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫的類型不同,定制自己的具體實現(xiàn)子類,將自己的子類名給與CATALOG_DAO_CLASS變量就可以。

由此可見,工廠方法確實為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供了非常靈活強(qiáng)大的動態(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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