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Java设计模式(1)工厂模式(Factory模式)



时间: 2015-06-09 13:30     来源 : Coda      点击:

关键词: 设计模式    java    实例教程   


专题目录:《Java设计模式详解


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。






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