工厂模式

工厂模式定义：提供创建对象的接口。

为何使用？
　　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。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 Aa=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。我们以类 Sample 为例， 如果我们要创建 Sample 的实例对象:

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。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:

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）。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。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。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:

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.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.

工厂方法

　　你会建立一个专门生产 Sample 实例的工厂:

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

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.使用工厂方法要注意几个角色：

　　1、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

　　2、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：

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。

抽象工厂
　　工厂模式中有: 工厂方法(Factory Method) 抽象工厂(Abstract Factory).

　　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.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:

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?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。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，举例：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:

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,这个工厂方法ForumFactory 就提供了提供动态接口:

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.看看 Java 宠物店中的 CatalogDAOFactory:

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 : 
" + ne.getMessage());
        } catch (Exception se) {
            throw new CatalogDAOSysException("CatalogDAOFactory.getDAO: Exception while getting DAO type : 
" + 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。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。