Java设计模式之工厂方法模式
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！
这个过程还是比较有意思的，先看看类图：
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：
package com.cbf4life.factory_method;
/**
* @Description:
* 定义一个人类的统称
*/
public interface Human {
// 首先定义什么是人类
// 人会笑，表达愉快
void laugh();
// 人会哭，表达悲伤
void cry();
// 人会说话
void talk();
}然后定义具体的人种：
package com.cbf4life.factory_method;
/**
* @Description: 黄色人种
*/
public class YellowHuman implements Human {
@Override
public void laugh() {
System.out.println("黄种人会笑...");
}
@Override
public void cry() {
System.out.println("黄种人会哭...");
}
@Override
public void talk() {
System.out.println("黄种人说话，一般说的都是双字节...");
}
}白色人种：
package com.cbf4life.factory_method;
/**
* @Description: 白色人种
*/
public class WhiteHuman implements Human {
@Override
public void laugh() {
System.out.println("白种人会笑...");
}
@Override
public void cry() {
System.out.println("白种人会哭...");
}
@Override
public void talk() {
System.out.println("白种人说话，一般都是单字节...");
}
}黑色人种：
package com.cbf4life.factory_method;
/**
* @Description: 黑色人种
*/
public class BlackHuman implements Human {
@Override
public void laugh() {
System.out.println("黑种人会笑...");
}
@Override
public void cry() {
System.out.println("黑种人会哭...");
}
@Override
public void talk() {
System.out.println("黑种人说话，一般都听不懂...");
}
}人种也定义完毕了，那我们把八卦炉定义出来：
package com.cbf4life.factory_method;
**
* @Description: 八卦炉，创造Human的工厂
*/
public class HumanFactory {
// 定义一个烤箱，泥巴塞进去，人就出来，这个太先进了
public static Human createHuman(Class c) {
Human human = null;
try {
// 产生一个人种
human = (Human) Class.forName(c.getName()).newInstance();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
// 你要是不说个人种颜色的话，没法烤，要白的黑的，你说话了才好烤
System.out.println("必须指定人种的颜色!");
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
// 定义的人种有问题，那就烤不出来了
System.out.println("人种定义错误！");
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
// 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：
package com.cbf4life.factory_method;
/**
* @Description: 女蜗，这是真的神啊
*/
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("第一批人：白种人-----------------");
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("第一批人：黑种人-----------------");
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，黄种人
System.out.println("第一批人：黄种人-----------------");
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：
package com.cbf4life.factory_method;
import java.util.List;
import java.util.Random;
/**
* @Description: 八卦炉，创造Human的工厂
* @author Jed
* @date 2018年1月10日
*/
public class HumanFactory {
// 定义一个烤箱，泥巴塞进去，人就出来，这个太先进了
public static Human createHuman(Class c) {
Human human = null;
try {
// 产生一个人种
human = (Human) Class.forName(c.getName()).newInstance();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
// 你要是不说个人种颜色的话，没法烤，要白的黑的，你说话了才好烤
System.out.println("必须指定人种的颜色!");
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
// 定义的人种有问题，那就烤不出来了
System.out.println("人种定义错误！");
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
// 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() {
// 定义一个类型的人类
Human human = null;
// 首先是获得有多少个实现类，多少个人种
List<Class> concreteHumanList = ClassUtil.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：
package com.cbf4life.factory_method;
public class NvWa {
public static void main(String[] args) {
// 女娲烦躁了，爱是啥人种就是啥人种，烧吧
for(int i = 0; i < 1000000; i++) {
System.out.println("随机产生人种了...");
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：
package com.cbf4life.factory_method;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Enumeration;
import java.util.List;
public class ClassUtil {
// 给一个接口，返回这个接口的所有实现类
public static List<Class> getAllClassByInterface(Class c) {
// 返回结果
List<Class> returnClassList = new ArrayList<Class>();
// 如果不是一个接口，则不做处理
if(c.isInterface()) {
// 获得类的包名
String packageName = c.getPackage().getName();
// 获得当前包以下以及子包下的所有类
try {
List<Class> allClass = getClasses(packageName);
// 判断是否是同一个接口
for(int i = 0; i < allClass.size(); i++) {
if(c.isAssignableFrom(allClass.get(i))) {
// 本身加不进去
if(!c.equals(allClass.get(i))) {
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 IOException, ClassNotFoundException {
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()));
}
List<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ClassUtil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，只要你继续继承Human接口就成了，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！ Java设计模式之抽象工厂模式
工厂方法模式还有一个非常重要的应用，就是延迟初始化(Lazy Initialization)，什么是延迟初始化呢？
一个对象初始化完毕后就不释放，等到再次用到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：
package com.cbf4life.factory_method;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class LazyHumanFactory {
// 定义一个map，初始化过的Human对象都放在这里
private static Map<String, Human> humans = new HashMap<>();
// 定义一个烤箱，泥巴塞进去，人就出来，这个太先进了
public static Human createHuman(Class c) {
Human human = null;
try {
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) {
e.printStackTrace();
System.out.println("必须指定人种的颜色!");
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("人种定义错误！");
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("混蛋，你指定的人种找不到！");
}
return human;
}
}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。
本文原书：
《您的设计模式》 作者：CBF4LIFE
本文参与 腾讯云自媒体分享计划，分享自作者个人站点/博客。
原始发表：2018.01.10 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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