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工厂方法模式——创建型模式02
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1. 简单工厂模式
在介绍工厂方法模式之前，先介绍一下简单工厂模式。虽然简单工厂模式不属于GoF 23种设计模式，但通常将它作为学习其他工厂模式的入门，并且在实际开发中使用的也较为频繁。
(1) 定义
简单工厂模式（Simple Factory Pattern）：定义一个工厂类，他可以根据参数的不同返回不同类的实例，被创建的实例一般具有共同的父类。因为在简单工厂模式中，用于创建实例的方法是静态（static）方法，因此简单工厂模式又被称为静态工厂方法（Static Factory Method），它属于类创建型模式。
(2) 问题
在生活中，当我们需要某类产品时，我们的做法是去生产它的工厂（或销售它的商店）去购买它。比如我们需要一只笔来写字，我们需要到文具店去购买。在购买时，我们只需要告诉服务员我们需要一只钢笔或者毛笔，然后我们便可以付钱得到。至于笔是如何生产的，我们根本不关心（当然质量还是要考虑的）。同样在编程时，我们是否能事先设计出一些工厂类，当我们需求某个类时，我们找到相应的工厂类，调用它的生成产品方法，同时传进我们需要产品的名称，该方法就可以返回出我们需要的对象。
例如，我们需要设计一套图表库供人调用。目前该图表库只包含折线图，饼状图，柱状图，以后再对其进行扩增。设计需要达到的效果是调用者只需要调用某个类的某一方法，并给出所需的图标的类型名称，该方法会自动创建该图表类，并返回给调用者。
(3) 解决方案
我们首先对所有的图表类抽象出一个公共的接口或抽象类，然后所有的具体的图表类需要实现该接口，最终只需要面向这个接口编程即可。
① 抽象产品类
public abstract class Char { protected float[] data; public Char(float[] data) {
this.data = data;
System.out.println("初始化一些公共的操作...");
} public void setData(float[] data) {
this.data = data;
} public abstract void display();
}
② 实现具体产品类
public class LineChar extends Char { public LineChar() {
this(null);
} public LineChar(float[] data) {
super(data);
System.out.println("初始化LineChar");
} @Override
public void display() {
System.err.println("将Data以LineChar形式显示");
}}
其他的具体类也以同样的形式创建，这里省略。
③ 构建工厂类
public class CharFactory { public static final int LINE_CHAR = 0;
public static final int HISTOGRAM_CHAR = 1;
public static final int PIE_CHAR = 2; public static Char getChar(int type) {
switch (type) {
case HISTOGRAM_CHAR:
return new HistogramChar();
case PIE_CHAR:
return new PieChar();
case LINE_CHAR:
default:
return new LineChar();
}
}
}
④ 测试
public static void main(String[] args) {
Char c = CharFactory.getChar(CharFactory.LINE_CHAR);
c.setData(new float[] { 1, 2, 3, 4 });
c.display();
}
打印结果：
初始化一些公共的操作...
初始化LineChar
将Data以LineChar形式显示
2. 工厂方法模式
(1) 定义
工厂方法模式（Factory Method Pattern）：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类。工厂方法模式又称为工厂模式（Factory Pattern）或虚拟构造器模式（Virtual Constructor Pattern）又或多态工厂模式（Polymorphic Factory Pattern）。工厂方法模式是一种类创建型模式。
(2) 问题
简单工厂模式虽然简单，但是存在一个严重的问题：当我们引入新的产品时，需要对工厂类的源码进行修改。例如上例中，如果我们又实现了一些图表类，需要将他们纳入工厂的生产范围，我们需要再增加几个case代码块来进行判断。一来，随着产品类的增加，工厂类的代码也会等比例增加，显得十分累赘；二来这种需要修改原先设计的做法违背了开闭原则。
有没有一种方案能够解决这个问题呢？
以日志器为例子。我们在开发或生产环境下经常需要打印一些日志，因此需要一个日志器来打印日志。根据日志输出的位置的不同，日志器又有很多种。目前实现了输出日志到文件和输出日志到数据库这两种日志器，以后再做扩展，现同样需要设计一个工厂类，但要解决掉简单工厂模式的缺陷问题。
(3) 解决方案
① 抽象产品类和工厂类
public interface Logger {
void log();
}
public interface LoggerFactory {
Logger createLogger();
}
② 实现产品类和工厂类
public class DatabaseLogger implements Logger { @Override
public void log() {
System.out.println("正在打印数据库日志...");
}}
public class DatabaseLoggerFactory implements LoggerFactory { @Override
public Logger createLogger() {
return new DatabaseLogger();
}
}
这里均只给出Database的实现。
③ 测试
@Test
public void test1() {
LoggerFactory factory = new DatabaseLoggerFactory();
Logger logger = factory.createLogger();
logger.log();
}
输出结果：
正在打印数据库日志...
④ 改进
我们可以引入配置文件来“动态”改变LoggerFactory的实例。
编写一个读取xml配置文件的工具类：
public class XMLUtil { public static Object getBeanFromXml(String beanName) {
if (beanName == null || beanName.isEmpty()) {
return null;
}
DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
try {
DocumentBuilder builder = factory.newDocumentBuilder();
Document document = builder.parse(new File("config.xml"));
NodeList beansList = document.getElementsByTagName("beans");
if (beansList.getLength() == 0) {
return null;
}
NodeList beanList = beansList.item(0).getChildNodes();
for (int i = 0; i < beanList.getLength(); i++) {
if (beanList.item(i).getNodeType() == Node.ELEMENT_NODE) {
if (beanName.equals(beanList.item(i).getNodeName())) {
return Class.forName(beanList.item(i).getTextContent()).newInstance();
}
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
配置文件config.xml这样写
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><beans>
<loggerFactory>factory.factory.FileLoggerFactory</loggerFactory>
</beans>
这样调用：
@Test
public void test2() {
LoggerFactory factory = (LoggerFactory) XMLUtil.getBeanFromXml("loggerFactory");
if (factory != null) {
factory.createLogger().log();
}
}
输出结果同上。如果我们需要切换日志工厂，只需修改配置文件中loggerFactory结点的值即可。
