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本帖最后由 chenquanyi626 于 2018-12-6 16:39 编辑

工厂方法模式【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:

[Java] 纯文本查看 复制代码
/**
* 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


[Java] 纯文本查看 复制代码
/**
* 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"); 
 } 
}


[Java] 纯文本查看 复制代码
/**
* 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!"); 
 } 
}


[Java] 纯文本查看 复制代码
/**
* 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:



[Java] 纯文本查看 复制代码
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:



[Java] 纯文本查看 复制代码
/**
* 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("\n\n------------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("\n\n------------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:
[Java] 纯文本查看 复制代码
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:


[Java] 纯文本查看 复制代码
/**
* 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("\n\n------------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("\n\n------------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("\n\n------------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:


[Java] 纯文本查看 复制代码
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<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:

[Java] 纯文本查看 复制代码
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<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,上面代码中的这些
private static HashMap<String,Human> humans = new HashMap<String,Human>();


//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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