Java设计模式之工厂模式（Factory模式）介绍

工厂模式定义：提供创建对象的接口。

为何使用工厂模式

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A a=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。好象我们从编程序中也能悟出人生道理？

使用工厂方法要注意几个角色，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，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)和抽象工厂(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，

Java工厂模式举例

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 : \n" + ne.getMessage());

            } catch (Exception se) {

                throw new CatalogDAOSysException("CatalogDAOFactory.getDAO: Exception while getting DAO type : \n" + 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。