【GoF 23】篇2：工厂模式

1. 什么是工厂模式？理解工厂2字

工厂就是生产东西给我们使用的，在Java的角度来讲就是在工厂里创建好了对象（return new Xxx()），我们只需要传参告诉工厂我们需要使用哪个对象，工厂即可帮我们完成创建并返回。

工厂模式满足OOP原则的：

• 开闭原则：对扩展开放，对修改关闭。
• 依赖倒置原则：面向接口编程，不要面向细节编程。
• 迪米特法则：间接通过朋友与朋友的朋友通信，不要直接与朋友的朋友通信。

2. 为什么需要工厂模式？

回顾接口：

接口的概念：

• Java种的接口是一种特殊的抽象类，跟一般的抽象类相比，接口里的所有方法都是抽象方法，接口里面所有属性都是常量。
• 也就是说接口里面只有方法定义，没有方法实现。

接口是用来干什么的：

• 接口就相当于一份契约，根据外部应用需要的功能，约定了实现类应该要实现的功能。
• 但是，具体的实现类除了实现接口约定的功能以外，还可以根据需求实现一些其他的功能，
• 也就是说实现类的功能包含但不仅限于接口约束的功能。

接口的思想：

• 根据接口的作用和用途，浓缩下来就是“封装隔离”。
• 通常提到的封装是对数据的封装，但是这里的封装是指“对被隔离体的行为的封装”，或“对被隔离体的职责的封装”；
• 而隔离指的是“外部调用和内部实现的隔离”，外部只能通过接口调用方法，外部调用是不知道内部具体是怎么实现的，
• 也就是说外部调用和内部实现是被接口隔离开的。

使用接口的好处：

• 由于外部调用和内部实现被接口隔离开了，那么只要接口不变，内部实现的变化就不会影响到接口内部，从而使得系统更灵活，具有更好的扩展性和可维护性，者就是所谓“接口是系统可插拔性的保证”这句话的意思。

接口和抽象类的选择： 既然接口是一种特殊的抽象类，那么在开发中应该如何选择呢？

• 优先选用接口
• 在既要定义子类行为，又要为子类提供公共的功能时，选择抽象类。

注意：

• 在jdk1.8中，接口已经支持定义公共的默认方法、公共的静态方法。
• jdk1.9 中支持了定义私有方法。

案例解释为什么需要工厂

回忆一下，以前时如何使用接口的，假设有一个接口叫Api，然后有一个实现类ApiImpl实现了它，在客户端怎么使用这个接口呢？

通常都是在客户端创建一个Api类型的ApiImpl的实例对象，然后通过这个对象来操作接口中的功能（方法）。

Api api = new ApiImpl();
// 调用Api接口中的功能。虽然是调用的实现类重写的方法，但是方法的定义还是在Api接口中，实现类只是对行为具体化
api.xxx();

但是，想想这样做有什么问题呢？仔细看一下这句话Api api = new ApiImpl();，再想想接口的功能和思想“封装隔离”。但是这里，在客户端调用的时候，客户端不但知道了接口，同时还知道了具体的实现类就是ApiImpl，而实现类ApiImpl应该被接口隔离开的，也就是说，客户端不应该知道实现类是ApiImpl。

那么问题来了，在Java编程中，不知道实现类，也就得不到其实例对象，更加调不了方法，怎么办呢？ 一个合理的解决方案就是简单工厂。

3. 简单工厂原理

简单工厂也称静态工厂，因为其代码都是静态定义好的。

单独定义了一个类，在其构造器中创建接口的不同实现类，并返回。使用的时候传入对应的参数调用该类的相应的构造器即可得到对应的实例。

代码示例：

定义Api接口

public interface Api {

	// 定义接口中的功能
	public void test(String s);
}

接口实现类A

public class ImplA implements Api {
	
	@override
	public void test(String s){
	
		// 具体功能行为
		...
	}
}

接口实现类B

public class ImplB implements Api {
	
	@override
	public void test(String s){
	
		// 具体功能行为
		...
	}
}

创建一个单独的工厂类Factory，用于创建对象

public class Factory {

	// 构造器中创建对象，构造器注意返回值类型
	public static Api createApi(int condition){
		
		if(condition == 1){
			return new ImplA();//创建实现类A的实例
		}else if(condition == 2){
			return new ImplB();//创建类B的实例
		}
	}
}

客户端使用工厂类

public class client {
	public static void main(String[] args){
		
		// 通过工厂来获取接口对象
		Api api = Factory.createApi(1)
		api.test("使用工厂创建接口对象");
		
	}
}

如同上面的示例，客户端通过简单工厂创建了一个实现接口的对象，然后面向接口编程，从客户端的角度来看，它根本不知道具体的实现类是什么，也不知道是如何实现的，只知道通过工厂来获得了一个接口对象，然后通过这个接口来获取想要的功能。

事实上，简单工厂能帮助我们真正的开始面向接口编程，像以前的做法，其实只是用到了接口的多态的部分，而最重要的“封装隔离性”并没有体现出来。

4. 工厂的方法

工厂方法就是简单工厂中，构造器方法的写法。

为什么需要工厂方法

分析一下前面的工厂类的Factory缺陷

public class Factory {

	// 构造器中创建对象，构造器注意返回值类型
	public static Api createApi(int condition){
		
		if(condition == 1){
			return new ImplA();//创建实现类A的实例
		}else if(condition == 2){
			return new ImplB();//创建类B的实例
		}
	}
}

从代码中我们可以看出，如果后期工厂类需要增加实现类，就需要修改工厂类中构造器的代码，这样就不满足开闭原则了（不了解开闭原则可以看一下我这篇文章【GoF 23】23种设计模式与OOP七大原则概述）。

怎么解决呢？这里提供三种解决方案：

1. 给工厂接口创建子接口，分别创建对应的子类，在子类中调用父接口的方法，并新增自己的功能，但是这样的缺点是，代码结构会越来越复杂，不推荐使用。
2. 使用IoC/DI（控制反转/依赖注入）来实现
3. 使用反射+配置文件，通过反射来读取配置文件来创建接口对象。

使用反射+配置文件 核心逻辑：

//创建一个Factory.properties的配置文件，其中ImplClass为配置内容
ImplClass = com.xxx.Impl;//类的全类名路径

用反射创建接口对象：

public class Factory {
	public static Api createApi(){
		Properties properties = new Peoperties();
		// 读取配置文件
		InputStream in = Factory.class.getResourceAsStream("Factory.properties");
		properties.load(in);

		// 用反射创建接口对象
		Api api = (Api)Class.forName(properties.getProperties("ImplClass")).newInstance()
	}
}

客户端获取接口对象：

Api api = Factory.createApi();//通过反射读取配置文件创建对象，不需要再传参
api.xxx();//使用功能