Java设计模式学习分享之【工厂方法模式】

厂方法模式【Factory Method Pattern】

   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:

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/**

  • 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:

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/**

  • 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");
}
}

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/**

  • 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!");
}
}

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/**

  • 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:

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import java.util.List;
import java.util.Random;
/**

  • 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:

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/**

  • 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("nn------------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("nn------------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:

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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 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:

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/**

  • 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("nn------------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("nn------------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("nn------------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:

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import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Enumeration;
import java.util.List;

@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 getAllClassByInterface(Class c){
List returnClassList = new ArrayList(); //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 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 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 getClasses(String packageName)
throws ClassNotFoundException, IOException {
ClassLoader classLoader = Thread.currentThread()
.getContextClassLoader();
String path = packageName.replace('.', '/');
Enumeration resources = classLoader.getResources(path);
List dirs = new ArrayList();
while (resources.hasMoreElements()) {
URL resource = resources.nextElement();
dirs.add(new File(resource.getFile()));
}
ArrayList classes = new ArrayList();
for (File directory : dirs) {
classes.addAll(findClasses(directory, packageName));
}
return classes;
}

private static List findClasses(File directory, String packageName)
throws ClassNotFoundException {
List classes = new ArrayList();
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: 

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import java.util.HashMap;
/**

  • @author cbf4Life [url=mailto:cbf4life@126.com]cbf4life@126.com[/url]
  • 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 humans = new HashMap();

//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,上面代码中的这些
private static HashMap humans = new HashMap();

//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);

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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