2-工厂方法模式

1.定义

Define an interface for creating an object,but let subclasses decide which class to instantiate.Factory Method lets a class defer instantiation to subclasses.（定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。）

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2.类图

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3.代码

/**
* 抽象产品类
*/

public abstract class Product {
    //产品类的公共方法
    public void method1(){
    //业务逻辑处理
    }
    //抽象方法
    public abstract void method2();
}

/**
* 具体产品类
*/

public class ConcreteProduct1 extends Product {
    public void method2() {
    //业务逻辑处理
    }
}
public class ConcreteProduct2 extends Product {
    public void method2() {
    //业务逻辑处理
    }
}

/**
* 抽象工厂类
*/

public abstract class Creator {
    /*
    * 创建一个产品对象，其输入参数类型可以自行设置
    * 通常为String、Enum、Class等，当然也可以为空
    */
    public abstract <T extends Product> T createProduct(Class<T> c);
}

/**
* 具体工厂类
*/

public class ConcreteCreator extends Creator {
    public <T extends Product> T createProduct(Class<T> c){
        Product product=null;
        try {
            product = (Product)Class.forName(c.getName()).newInstance();
        } catch (Exception e) {
            //异常处理
        }
        return (T)product;
    }
}

/**
* 场景类
*/

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Creator creator = new ConcreteCreator();
        Product product = creator.createProduct(ConcreteProduct1.class);
        /*
        * 继续业务处理
        */
    }
}

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3.优点

• 首先，良好的封装性，代码结构清晰。一个对象创建是有条件约束的，如一个调用者需要一个具体的产品对象，只要知道这个产品的类名（或约束字符串）就可以了，不用知道创建对象的艰辛过程，降低模块间的耦合。
• 其次，工厂方法模式的扩展性非常优秀。在增加产品类的情况下，只要适当地修改具体的工厂类或扩展一个工厂类，就可以完成“拥抱变化”。例如在我们的例子中，需要增加一个棕色人种，则只需要增加一个BrownHuman类，工厂类不用任何修改就可完成系统扩展。
• 再次，屏蔽产品类。这一特点非常重要，产品类的实现如何变化，调用者都不需要关心，它只需要关心产品的接口，只要接口保持不变，系统中的上层模块就不要发生变化。因为产品类的实例化工作是由工厂类负责的，一个产品对象具体由哪一个产品生成是由工厂类决定的。在数据库开发中，大家应该能够深刻体会到工厂方法模式的好处：如果使用JDBC连接数据库，数据库从MySQL切换到Oracle，需要改动的地方就是切换一下驱动名称（前提条件是SQL语句是标准语句），其他的都不需要修改，这是工厂方法模式灵活性的一个直接案例。
• 最后，工厂方法模式是典型的解耦框架。高层模块值需要知道产品的抽象类，其他的实现类都不用关心，符合迪米特法则，我不需要的就不要去交流；也符合依赖倒置原则，只依赖产品类的抽象；当然也符合里氏替换原则，使用产品子类替换产品父类，没问题！

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4.使用场景

• 首先，工厂方法模式是new一个对象的替代品，所以在所有需要生成对象的地方都可以使用，但是需要慎重地考虑是否要增加一个工厂类进行管理，增加代码的复杂度。
• 其次，需要灵活的、可扩展的框架时，可以考虑采用工厂方法模式。万物皆对象，那万物也就皆产品类，例如需要设计一个连接邮件服务器的框架，有三种网络协议可供选择：POP3、IMAP、HTTP，我们就可以把这三种连接方法作为产品类，定义一个接口如IConnectMail，然后定义对邮件的操作方法，用不同的方法实现三个具体的产品类（也就是连接方式）再定义一个工厂方法，按照不同的传入条件，选择不同的连接方式。如此设计，可以做到完美的扩展，如某些邮件服务器提供了WebService接口，很好，我们只要增加一个产品类就可以了。
• 再次，工厂方法模式可以用在异构项目中，例如通过WebService与一个非Java的项目交互，虽然WebService号称是可以做到异构系统的同构化，但是在实际的开发中，还是会碰到很多问题，如类型问题、WSDL文件的支持问题，等等。从WSDL中产生的对象都认为是一个产品，然后由一个具体的工厂类进行管理，减少与外围系统的耦合。
• 最后，可以使用在测试驱动开发的框架下。例如，测试一个类A，就需要把与类A有关联关系的类B也同时产生出来，我们可以使用工厂方法模式把类B虚拟出来，避免A与类B的耦合。目前由于JMock和EasyMock的诞生，该使用场景已经弱化了，读者可在遇到此种情况时直接考虑使用JMock或EasyMock。

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5.扩展

5.1 缩小为简单工厂模式——也叫静态工厂模式

即生产过程为一个静态方法

public class HumanFactory {
    public static <T extends Human> T createHuman(Class<T> c){
        //定义一个生产出的人种
        Human human=null;
        try {
        //产生一个人种
        human = (Human)Class.forName(c.getName()).newInstance();
        } catch (Exception e) {
        System.out.println("人种生成错误！");
        }
        return (T)human;
    }
}

public class NvWa {
    public static void main(String[] args) {
        //女娲第一次造人，火候不足，于是白色人种产生了
        System.out.println("--造出的第一批人是白色人种--");
        Human whiteHuman = HumanFactory.createHuman(WhiteHuman.class);
        whiteHuman.getColor();
        whiteHuman.talk();
        //女娲第二次造人，火候过足，于是黑色人种产生了
        System.out.println("\n--造出的第二批人是黑色人种--");
        Human blackHuman = HumanFactory.createHuman(BlackHuman.class);
        blackHuman.getColor();
        blackHuman.talk();
        //第三次造人，火候刚刚好，于是黄色人种产生了
        System.out.println("\n--造出的第三批人是黄色人种--");
        Human yellowHuman = HumanFactory.createHuman(YellowHuman.class);
        yellowHuman.getColor();
        yellowHuman.talk();
    }
}

5.2 升级为多个工厂类

为每个产品定义一个创造者，然后由调用者自己去选择与哪个工厂方法关联。

抽象方法中已经不再需要传递相关参数了，因为每一个具体的工厂都已经非常明确自己的职责：创建自己负责的产品类对象。

在复杂的应用中一般采用多工厂的方法，然后再增加一个协调类，避免调用者与各个子工厂交流，协调类的作用是封装子工厂类，对高层模块提供统一的访问接口。

public abstract class AbstractHumanFactory {
    public abstract Human createHuman();
}

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();
    }
}

public class NvWa {
    public static void main(String[] args) {
        //女娲第一次造人，火候不足，于是白色人种产生了
        System.out.println("--造出的第一批人是白色人种--");
        Human whiteHuman = (new WhiteHumanFactory()).createHuman();
        whiteHuman.getColor();
        whiteHuman.talk();
        //女娲第二次造人，火候过足，于是黑色人种产生了
        System.out.println("\n--造出的第二批人是黑色人种--");
        Human blackHuman = (new BlackHumanFactory()).createHuman();
        blackHuman.getColor();
        blackHuman.talk();
        //第三次造人，火候刚刚好，于是黄色人种产生了
        System.out.println("\n--造出的第三批人是黄色人种--");
        Human yellowHuman = (new YellowHumanFactory()).createHuman();
        yellowHuman.getColor();
        yellowHuman.talk();
    }
}

5.3 替代单例模式

通过反射方式创建单例，且可扩展

public class Singleton {
    //不允许通过new产生一个对象
    private Singleton(){
    }
    public void doSomething(){
    //业务处理
    }
}

public class SingletonFactory {
    private static Singleton singleton;
    static{
        try {
            Class cl= Class.forName(Singleton.class.getName());
            //获得无参构造
            Constructor constructor=cl.getDeclaredConstructor();
            //设置无参构造是可访问的
            constructor.setAccessible(true);
            //产生一个实例对象
            singleton = (Singleton)constructor.newInstance();
        } catch (Exception e) {
            //异常处理
        }
    }
    public static Singleton getSingleton(){
        return singleton;
    }
}

5.4 延迟初始化

延迟初始化即一个对象被消费完毕后，并不立即释放，工厂类保持其初始状态，等待再次被使用。

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中已经有这个对象
        if(prMap.containsKey(type)){
            product = prMap.get(type);
        }else{
            if(type.equals("Product1")){
                product = new ConcreteProduct1();
            }else{
                product = new ConcreteProduct2();
            }
            //同时把对象放到缓存容器中
            prMap.put(type,product);
        }
        return product;
    }
}