Java设计模式学习分享之工厂方法模式

厂方法模式【Factory Method Pattern】

   女娲补天的故事大家都听说过吧，今天不说这个，说女娲创造人的故事，可不是“造人”的工作，这个词被现代人滥用了。这个故事是说，女娲在补了天后，下到凡间一看，哇塞，风景太优美了，天空是湛蓝的，水是清澈的，空气是清新的，太美丽了，然后就待时间长了就有点寂寞了，没有动物，这些看的到都是静态的东西呀，怎么办？别忘了是神仙呀，没有办不到的事情，于是女娲就架起了八卦炉（技术术语：建立工厂）开始创建人，具体过程是这样的：先是泥巴捏，然后放八卦炉里烤，再扔到地上成长，但是意外总是会产生的：

第一次烤泥人，兹兹兹兹~~，感觉应该熟了，往地上一扔，biu~，一个白人诞生了，没烤熟！

   第二次烤泥人，兹兹兹兹兹兹兹兹~~，上次都没烤熟，这次多烤会儿，往地上一扔，嘿，熟过头了，黑人哪！第三次烤泥人，兹~ 兹~ 兹~，一边烤一边看着，嘿，正正好，Perfect！优品，黄色人种！【备注:RB 人不属此列】这个过程还是比较有意思的，先看看类图：（之前在论坛上有兄弟建议加类图和源文件，以后的模式都会加上去，之前的会一个一个的补充，目的是让大家看着舒服，看着愉悦，看着就想要，就像是看小说一样，目标，目标而已，能不能实现就看大家给我的信心了）那这个过程我们就用程序来表现，首先定义一个人类的总称：

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/**

• 定义一个人类的统称

*/
public interface Human {
// 首先定义什么是人类
// 人是愉快的，会笑的，本来是想用 smile 表示，想了一下 laugh 更合适，好长时间没有大笑了；
public void laugh();
// 人类还会哭，代表痛苦
public void cry();
// 人类会说话
public void talk();
}

然后定义具体的人种：

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/**

• 黄色人种，这个翻译的不准确，将就点吧

*/
public class YellowHuman implements Human {

public void cry() {
System.out.println(“ 黄色人种会哭 ”);
}
public void laugh() {
System.out.println(“ 黄色人种会大笑，幸福呀！”);
}
public void talk() {
System.out.println(“ 黄色人种会说话，一般说的都是双字节 ”);
}
}

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/**

• 白色人种

*/
public class WhiteHuman implements Human {
public void cry() {
System.out.println(“ 白色人种会哭 ”);
}
public void laugh() {
System.out.println(“ 白色人种会大笑，侵略的笑声 ”);
}
public void talk() {
System.out.println(“ 白色人种会说话，一般都是但是单字节！”);
}
}

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/**

• 黑色人种，记得中学学英语，老师说 black man 是侮辱人的意思，不懂，没跟老外说话

*/
public class BlackHuman implements Human {
public void cry() {
System.out.println(“ 黑人会哭 ”);

}
public void laugh() {
System.out.println(“ 黑人会笑 ”);
}
public void talk() {
System.out.println(“ 黑人可以说话，一般人听不懂 ”);
}
}

人种也定义完毕了，那我们把八卦炉定义出来：

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import java.util.List;
import java.util.Random;
/**

• 今天讲女娲造人的故事，这个故事梗概是这样的：
• 很久很久以前，盘古开辟了天地，用身躯造出日月星辰、山川草木，天地一片繁华
• One day，女娲下界走了一遭，哎！太寂寞，太孤独了，没个会笑的、会哭的、会说话的东东
• 那怎么办呢？不用愁，女娲，神仙呀，造出来呀，然后捏泥巴，放八卦炉（后来这个成了太白金星的宝

贝）中烤，于是就有了人：

• 我们把这个生产人的过程用 Java 程序表现出来：

*/
public class HumanFactory {

// 定一个烤箱，泥巴塞进去，人就出来，这个太先进了
public static Human createHuman(Class c){
Human human=null; // 定义一个类型的人类

try {
human = (Human)Class.forName(c.getName()).newInstance(); // 产生一个
人种

} catch (InstantiationException e) {// 你要是不说个人种颜色的话，没法烤，要白的
黑，你说话了才好烤

System.out.println(“ 必须指定人种的颜色 ”);
} catch (IllegalAccessException e) {// 定义的人种有问题，那就烤不出来了，这是 …
System.out.println(“ 人种定义错误！”);
} catch (ClassNotFoundException e) {// 你随便说个人种，我到哪里给你制造去？！

System.out.println(“ 混蛋，你指定的人种找不到！”);
}
return human;
}
}

然后我们再把女娲声明出来：

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/**

• 首先定义女娲，这真是额的神呀

*/
public class NvWa {
public static void main(String[] args) {

// 女娲第一次造人，试验性质，少造点，火候不足，缺陷产品
System.out.println(“———— 造出的第一批人是这样的：白人
—————–“);
Human whiteHuman = HumanFactory.createHuman(WhiteHuman.class);
whiteHuman.cry();
whiteHuman.laugh();
whiteHuman.talk();

// 女娲第二次造人，火候加足点，然后又出了个次品，黑人
System.out.println(“nn———— 造出的第二批人是这样的：黑人
—————–“);
Human blackHuman = HumanFactory.createHuman(BlackHuman.class);
blackHuman.cry();
blackHuman.laugh();
blackHuman.talk();

// 第三批人了，这次火候掌握的正好，黄色人种（不写黄人，免得引起歧义），备注：RB 人不属
于此列
System.out.println(“nn———— 造出的第三批人是这样的：黄色人种
—————–“);
Human yellowHuman = HumanFactory.createHuman(YellowHuman.class);
yellowHuman.cry();
yellowHuman.laugh();
yellowHuman.talk()

}
}

    这样这个世界就热闹起来了，人也有了，但是这样创建太累了，神仙也会累的，那怎么办？神仙就想了：我塞进去一团泥巴，随机出来一群人，管他是黑人、白人、黄人，只要是人就成（你看看，神仙都偷懒，何况是我们人），先修改类图：然后看我们的程序修改，先修改 HumanFactory.java，增加了 createHuman()方法：

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import java.util.List;
import java.util.Random;
public class HumanFactory {

// 定一个烤箱，泥巴塞进去，人就出来，这个太先进了
public static Human createHuman(Class c){
Human human=null; // 定义一个类型的人类

try {
human = (Human)Class.forName(c.getName()).newInstance(); // 产生一个
人种

} catch (InstantiationException e) {// 你要是不说个人种颜色的话，没法烤，要白的
黑，你说话了才好烤

System.out.println(“ 必须指定人种的颜色 ”);
} catch (IllegalAccessException e) {// 定义的人种有问题，那就烤不出来了，这是 …

System.out.println(“ 人种定义错误！”);
} catch (ClassNotFoundException e) {// 你随便说个人种，我到哪里给你制造去？！

System.out.println(“ 混蛋，你指定的人种找不到！”);
}
return human;
}

// 女娲生气了，把一团泥巴塞到八卦炉，哎产生啥人种就啥人种
public static Human createHuman(){
Human human=null; // 定义一个类型的人类

// 首先是获得有多少个实现类，多少个人种
List<Class> concreteHumanList =
ClassUtils.getAllClassByInterface(Human.class); // 定义了多少人种
// 八卦炉自己开始想烧出什么人就什么人
Random random = new Random();
int rand = random.nextInt(concreteHumanList.size());

human = createHuman(concreteHumanList.get(rand));

return human;
}
}

然后看女娲是如何做的：

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/**

• 首先定义女娲，这真是额的神呀

*/
public class NvWa {
public static void main(String[] args) {

// 女娲第一次造人，试验性质，少造点，火候不足，缺陷产品
System.out.println(“———— 造出的第一批人是这样的：白人
—————–“);
Human whiteHuman = HumanFactory.createHuman(WhiteHuman.class);
whiteHuman.cry();
whiteHuman.laugh();
whiteHuman.talk();

// 女娲第二次造人，火候加足点，然后又出了个次品，黑人
System.out.println(“nn———— 造出的第二批人是这样的：黑人
—————–“);
Human blackHuman = HumanFactory.createHuman(BlackHuman.class);
blackHuman.cry();
blackHuman.laugh();
blackHuman.talk();

// 第三批人了，这次火候掌握的正好，黄色人种（不写黄人，免得引起歧义），备注：RB 人不属
于此列
System.out.println(“nn———— 造出的第三批人是这样的：黄色人种
—————–“);
Human yellowHuman = HumanFactory.createHuman(YellowHuman.class);
yellowHuman.cry();
yellowHuman.laugh();
yellowHuman.talk();

// 女娲烦躁了，爱是啥人种就是啥人种，烧吧

for(int i=0;i<10000000000;i++){
System.out.println(“nn———— 随机产生人种了 —————–” +
i);
Human human = HumanFactory.createHuman();
human.cry();
human.laugh();
human.talk();
}

}
}

哇，这个世界热闹了！，不过还没有完毕，这个程序你跑不起来，还要有这个类：

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import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Enumeration;
import java.util.List;

@SuppressWarnings(“all”)
public class ClassUtils {

// 给一个接口，返回这个接口的所有实现类
public static List<Class> getAllClassByInterface(Class c){
List<Class> returnClassList = new ArrayList<Class>(); // 返回结果

// 如果不是一个接口，则不做处理
if(c.isInterface()){
String packageName = c.getPackage().getName(); // 获得当前的包名
try {
List<Class> allClass = getClasses(packageName); // 获得当前包下以
及子包下的所有类

// 判断是否是同一个接口
for(int i=0;i<allClass.size();i++){
if(c.isAssignableFrom(allClass.get(i))){// 判断是不是一个接口
if(!c.equals(allClass.get(i))){// 本身不加进去
returnClassList.add(allClass.get(i));
}
}
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return returnClassList;
}

// 从一个包中查找出所有的类，在 jar 包中不能查找
private static List<Class> getClasses(String packageName)
throws ClassNotFoundException, IOException {
ClassLoader classLoader = Thread.currentThread()
.getContextClassLoader();
String path = packageName.replace(‘.’, ‘/’);
Enumeration<URL> resources = classLoader.getResources(path);
List<File> dirs = new ArrayList<File>();
while (resources.hasMoreElements()) {
URL resource = resources.nextElement();
dirs.add(new File(resource.getFile()));
}
ArrayList<Class> classes = new ArrayList<Class>();
for (File directory : dirs) {
classes.addAll(findClasses(directory, packageName));
}
return classes;
}

private static List<Class> findClasses(File directory, String packageName)
throws ClassNotFoundException {
List<Class> classes = new ArrayList<Class>();
if (!directory.exists()) {
return classes;
}
File[] files = directory.listFiles();
for (File file : files) {
if (file.isDirectory()) {
assert !file.getName().contains(“.”);
classes.addAll(findClasses(file, packageName + “.” +
file.getName()));
} else if (file.getName().endsWith(“.class”)) {
classes.add(Class.forName(packageName + ‘.’ +
file.getName().substring(0, file.getName().length() – 6)));
}
}
return classes;
}
}

   告诉你了，这个 ClassUtils 可是个宝，用处可大了去了，可以由一个接口查找到所有的实现类，也可以由父类查找到所有的子类，这个要自己修改一下，动脑筋想下，简单的很！完整的类图如下：我们来总结一下，特别是增加了 createHuman()后，是不是这个工厂的扩展性更好了？你看你要再加一个人种，只要你继续集成 Human 接口成了，然后啥都不用修改就可以生产了，具体产多少，那要八卦炉说了算，简单工厂模式就是这么简单，那我们再引入一个问题：人是有性别的呀，有男有女，你这怎么没区别，别急，这个且听下回分解！工厂方法模式还有一个非常重要的应用，就是延迟始化(Lazy initialization)，什么是延迟始化呢？一个对象初始化完毕后就不释放，等到再次用到得就不用再次初始化了，直接从内存过中拿到就可以了，怎么实现呢，很简单，看例子：

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import java.util.HashMap;
/**

• @author cbf4Life [url=mailto:cbf4life@126.com]cbf4life@126.com[/url]
• I’m glad to share my knowledge with you all.

*/
@SuppressWarnings(“all”)
public class HumanFactory {
// 定义一个 MAP, 初始化过的 Human 对象都放在这里
private static HashMap<String,Human> humans = new HashMap<String,Human>();

// 定一个烤箱，泥巴塞进去，人就出来，这个太先进了
public static Human createHuman(Class c){
Human human=null; // 定义一个类型的人类

try {
// 如果 MAP 中有，则直接从取出，不用初始化了
if(humans.containsKey(c.getSimpleName())){
human = humans.get(c.getSimpleName());
}else{
human = (Human)Class.forName(c.getName()).newInstance();
// 放到 MAP 中
humans.put(c.getSimpleName(), human);
}
} catch (InstantiationException e) {// 你要是不说个人种颜色的话，没法烤，要白的
黑，你说话了才好烤

System.out.println(“ 必须指定人种的颜色 ”);
} catch (IllegalAccessException e) {// 一定定义的人种有问题，那就烤不出来了，
这是 …

System.out.println(“ 人种定义错误！”);
} catch (ClassNotFoundException e) {// 你随便说个人种，我到哪里给你制造去？！

System.out.println(“ 混蛋，你指定的人种找不到！”);
}
return human;
}

}

很简单，上面代码中的这些
private static HashMap<String,Human> humans = new HashMap<String,Human>();

// 如果 MAP 中有，则直接从取出，不用初始化了
if(humans.containsKey(c.getSimpleName())){
human = humans.get(c.getSimpleName());
}else{
human = (Human)Class.forName(c.getName()).newInstance();
// 放到 MAP 中
humans.put(c.getSimpleName(), human);

就加上了黄色那部分的代码，这个在类初始化很消耗资源的情况比较实用，比如你要连接硬件，或者是为了初始化一个类需要准备比较多条件（参数），通过这种方式可以很好的减少项目的复杂程度。