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  • JAVA设计模式——第 5 章 工厂方法模式【Factory Method Pattern】(转)

        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,就像是看色情小说一样,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:

    package com.cbf4life;
    
    /**
     * @author cbf4Life cbf4life@126.com I'm glad to share my knowledge with you all. 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:

    package com.cbf4life;
    
    /**
     * @author cbf4Life cbf4life@126.com I'm glad to share my knowledge with you all. 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");
        }
    }

    白色人种:

    package com.cbf4life;
    
    /**
     * @author cbf4Life cbf4life@126.com I'm glad to share my knowledge with you all. 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!");
        }
    }

    黑色人种:

    package com.cbf4life;
    
    /**
     * @author cbf4Life cbf4life@126.com I'm glad to share my knowledge with you all. 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:

    package com.cbf4life;
    
    import java.util.List;
    import java.util.Random;
    
    /**
     * @author cbf4Life cbf4life@126.com I'm glad to share my knowledge with you all. 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:

    package com.cbf4life;
    
    /**
     * @author cbf4Life cbf4life@126.com I'm glad to share my knowledge with you
     *         all. 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("
    
    ------------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("
    
    ------------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:

    package com.cbf4life;
    
    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:

    package com.cbf4life;
    
    /**
     * @author cbf4Life cbf4life@126.com I'm glad to share my knowledge with you
     *         all. 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("
    
    ------------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("
    
    ------------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("
    
    ------------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:

    package com.cbf4life;
    
    import java.io.File;
    import java.io.IOException;
    import java.net.URL;
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.Enumeration;
    import java.util.List;
    
    /**
     * @author cbf4Life cbf4life@126.com I'm glad to share my knowledge with you all.
     * 
     */
    @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:

    package com.cbf4life.advance;
    
    import java.util.HashMap;
    
    /**
     * @author cbf4Life cbf4life@126.com 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,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。

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