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[Java] 设计模式之Factory,Java工厂方法

设计模式之Factory,Java工厂方法

术语名称:Factory
' e/ k" N% I/ E6 o1 ]3 m. q术语解释:工厂模式,用来提供创建对象的接口.. A7 Q/ S5 o, a% x

+ M/ C+ S! P# @工厂模式功能的详细解释:1 e: m, l' ?+ O2 V
工厂模式是我们最常用的模式了,著名的Jive论坛 ,就大量使用了工厂模式,工厂模式在Java程序系统可以说是随处可见。6 @. }4 N7 h! H2 {) `9 v
为什么工厂模式是如此常用?因为工厂模式就相当于创建实例对象的new,我们经常要根据类Class生成实例对象,如A a=new A() 工厂模式也是用来创建实例对象的,所以以后new时就要多个心眼,是否可以考虑实用工厂模式,虽然这样做,可能多做一些工作,但会给你系统带来更大的可扩展性和尽量少的修改量。0 N1 c/ t- w: D& v& K# @& W" b- k
我们以类Sample为例, 如果我们要创建Sample的实例对象:
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代码:
Sample sample=new Sample();
可是,实际情况是,通常我们都要在创建sample实例时做点初始化的工作,比如赋值 查询数据库等。 & f1 ]  p  @: N# K9 ]) @5 u# L
首先,我们想到的是,可以使用Sample的构造函数,这样生成实例就写成:
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代码:
Sample sample=new Sample(参数);
但是,如果创建sample实例时所做的初始化工作不是象赋值这样简单的事,可能是很长一段代码,如果也写入构造函数中,那你的代码很难看了(就需要Refactor重整)。6 r' D1 V$ ]* F2 M$ \. ^# v
, b' `1 A$ _: s, t/ k+ v6 i% c" t
为什么说代码很难看,初学者可能没有这种感觉,我们分析如下,初始化工作如果是很长一段代码,说明要做的工作很多,将很多工作装入一个方法中,相当于将很多鸡蛋放在一个篮子里,是很危险的,这也是有背于Java面向对象的原则,面向对象的封装(Encapsulation)和分派(Delegation)告诉我们,尽量将长的代码分派“切割”成每段,将每段再“封装”起来(减少段和段之间偶合联系性),这样,就会将风险分散,以后如果需要修改,只要更改每段,不会再发生牵一动百的事情。! @" ?5 }0 k( d& V

* g+ b7 j. b9 y$ Z在本例中,首先,我们需要将创建实例的工作与使用实例的工作分开, 也就是说,让创建实例所需要的大量初始化工作从Sample的构造函数中分离出去。2 \! X/ M2 m& M1 c' e% q6 g$ _
这时我们就需要Factory工厂模式来生成对象了,不能再用上面简单new Sample(参数)。还有,如果Sample有个继承如MySample, 按照面向接口编程,我们需要将Sample抽象成一个接口.现在Sample是接口,有两个子类MySample 和HisSample .我们要实例化他们时,如下:
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代码:
Sample mysample=new MySample();
Sample hissample=new HisSample();
随着项目的深入,Sample可能还会"生出很多儿子出来", 那么我们要对这些儿子一个个实例化,更糟糕的是,可能还要对以前的代码进行修改:加入后来生出儿子的实例.这在传统程序中是无法避免的.
5 j* Q1 ~2 v9 J6 J9 o6 D( x4 l但如果你一开始就有意识使用了工厂模式,这些麻烦就没有了.
/ `+ Q; j' m9 O; h3 p# R7 L& K' c! b/ s5 |
工厂方法
/ B0 A% P6 n8 r: G2 N$ A1 e你会建立一个专门生产Sample实例的工厂:
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代码:
public class Factory{   
public static Sample creator(int which){   
//getClass 产生Sample 一般可使用动态类装载装入类。   
    if (which==1)     
    return new SampleA();   
else if (which==2)     
return new SampleB();   
}
}
那么在你的程序中,如果要实例化Sample时.就使用
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代码:
Sample sampleA=Factory.creator(1);
这样,在整个就不涉及到Sample的具体子类,达到封装效果,也就减少错误修改的机会,这个原理可以用很通俗的话来比喻:就是具体事情做得越多,越容易范错误.这每个做过具体工作的人都深有体会,相反,官做得越高,说出的话越抽象越笼统,范错误可能性就越少.好象我们从编程序中也能悟出人生道理?呵呵. 使用工厂方法 要注意几个角色,首先你要定义产品接口,如上面的Sample,产品接口下有Sample接口的实现类,如SampleA,其次要有一个factory类,用来生成产品Sample,如下图,最右边是生产的对象Sample:
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/ c! ~/ e8 g0 I  }1 u# t

$ H+ e; v) Q; {) n0 R8 n进一步稍微复杂一点,就是在工厂类上进行拓展,工厂类也有继承它的实现类concreteFactory了。+ n# u' ^5 E# W+ @6 w
抽象工厂
+ [2 {' C& a$ E& X' U) a工厂模式中有: 工厂方法(Factory Method) 抽象工厂(Abstract Factory). . A) w2 s0 K- o% k/ a% Y8 C
这两个模式区别在于需要创建对象的复杂程度上。如果我们创建对象的方法变得复杂了,如上面工厂方法中是创建一个对象Sample,如果我们还有新的产品接口Sample2. ( y5 T( G5 v9 L% ?1 d& G
这里假设:Sample有两个concrete类SampleA和SamleB,而Sample2也有两个concrete类Sample2A和SampleB2那么,我们就将上例中Factory变成抽象类,将共同部分封装在抽象类中,不同部分使用子类实现,下面就是将上例中的Factory拓展成抽象工厂:
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代码:
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
  }
}
从上面看到两个工厂各自生产出一套Sample和Sample2,也许你会疑问,为什么我不可以使用两个工厂方法来分别生产Sample和Sample2?
7 X0 O5 Z: |2 o; E% N抽象工厂还有另外一个关键要点,是因为 SimpleFactory内,生产Sample和生产Sample2的方法之间有一定联系,所以才要将这两个方法捆绑在一个类中,这个工厂类有其本身特征,也许制造过程是统一的,比如:制造工艺比较简单,所以名称叫SimpleFactory。8 H7 V9 g- a4 z/ v3 q8 ]/ T
在实际应用中,工厂方法用得比较多一些,而且是和动态类装入器组合在一起应用, 3 P1 |! |, F, x
举例
+ H- W1 A5 ^/ _' }我们以Jive的ForumFactory为例,这个例子在前面的Singleton模式中我们讨论过,现在再讨论其工厂模式:
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代码:
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 单态模式
    if (factory == null) {
      synchronized(initLock) {
        if (factory == null) {
            ......
          try {
              //动态转载类
              Class c = Class.forName(className);
              factory = (ForumFactory)c.newInstance();
          }
          catch (Exception e) {
              return null;
          }
        }
      }
    }
    //Now, 返回 proxy.用来限制授权对forum的访问
    return new ForumFactoryProxy(authorization, factory,
                    factory.getPermissions(authorization));
  }
  //真正创建forum的方法由继承forumfactory的子类去完成.
  public abstract Forum createForum(String name, String description)
  throws UnauthorizedException, ForumAlreadyExistsException;
  ....
}
因为现在的Jive是通过数据库系统存放论坛帖子等内容数据,如果希望更改为通过文件系统实现,这个工厂$ O4 z. }9 L* Q& Z: |
方法ForumFactory就提供了提供动态接口:
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代码:
private static String className = "com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory";
你可以使用自己开发的创建forum的方法代替com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory就可以.在上面的一段代码中一共用了三种模式,除了工厂模式外,还有Singleton单态模式,以及proxy模式,proxy模式主要用来授权用户对forum的访问,因为访问forum有两种人:一个是注册用户 一个是游客guest,那么那么相应的权限就不一样,而且这个权限是贯穿整个系统的,因此建立一个proxy,类似网关的概念,可以很好的达到这个效果.# n, m' w1 i0 e/ A
看看Java宠物店中的CatalogDAOFactory:
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代码:
public class CatalogDAOFactory {
  /**
  * 本方法制定一个特别的子类来实现DAO模式。
  * 具体子类定义是在J2EE的部署描述器中。
  */
  public static CatalogDAO getDAO() throws CatalogDAOSysException {
    CatalogDAO catDao = null;
    try {
      InitialContext ic = new InitialContext();
      //动态装入CATALOG_DAO_CLASS
      //可以定义自己的CATALOG_DAO_CLASS,从而在无需变更太多代码
      //的前提下,完成系统的巨大变更。
      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是典型的工厂方法,catDao是通过动态类装入器className获得CatalogDAOFactory具体实现子类,这个实现子类在Java宠物店是用来操作catalog数据库,用户可以根据数据库的类型不同,定制自己的具体实现子类,将自己的子类名给与CATALOG_DAO_CLASS变量就可以。 , g  ~9 K1 ]% i! j: [
由此可见,工厂方法确实为系统结构提供了非常灵活强大的动态扩展机制,只要我们更换一下具体的工厂方法,系统其他地方无需一点变换,就有可能将系统功能进行改头换面的变化。
5 W: q$ i- M' L. b# m: g设计模式如何在具体项目中应用见《Java实用系统开发指南》
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