创建式：工厂方法

1 基本介绍

简单工厂方法模式由于每次引入新产品时，都需要通过传入参数的不同来创建不同的产品，这必定要修改工厂类的代码，违反了“开闭原则”

从而出现了——工厂方法模式，就是解决该问题的

工厂方法中，不再提供统一的工厂类来创建所有的产品对象，而是针对不同的产品提供不同的工厂。

一般是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。如下图

2 设计分析

2.1 简单工厂设计

通过栗子来理解把，现在某公司要设计一个系统运行日志记录器，用户可以通过修改配置文件更改日志记录方式，那么如何设计记录器的初始化和更改日志记录方式将会是一大难点。使用简单工厂模式设计如下

这时候，LoggerFactory代码大概为这样：

//日志记录器工厂
class LoggerFactory {
	// 静态工厂方法
	public static Logger createLogger( string args){
		if(args.equalsIgnoreCase ( "db")) {
			//连接数据库﹐代码省略
			//创建数据库日志记录器对象
			Logger logger : new DatabaseLogger( );//初始化数据库日志记录器﹐代码省略
			return logger;
		}
		else if(args.equalsignorecase( "file" )) {
			//创建日志文件
			//创建文件日志记录器对象
			Logger logger = new FileLogger ( );//初始化文件日志记录器﹐代码省略
			return logger;
		}
		else {
			return null;
		}
	}
}

这样设计问题很大，包含大量的if...else...代码，维护和测试难度增大，并且系统扩展不灵活

2.2 工厂方法设计

使用工厂方法设计日志记录器，将会变成下面这样

代码大概如下：

package DesignPatterns.JavaDesign.FactoryMethod;

// 编写如下客户端测试代码∶
public class Test {
    public static void main(String args[]) {
        LoggerFactory factory;
        Logger logger;
        factory = new FileLoggerFactory(); //可引入配置文件实现
        // factory = (LoggerFactory) XMLUtil.getBean();
        logger = factory.createLogger();
        logger.writeLog( );
    }
}

// 日志记录器接口︰抽象产品
interface Logger {
    public void writeLog();
}
// 数据库日志记录器︰具体产品
class DatabaseLogger implements Logger {
    public void writeLog() {
        System.out.println("数据库日志记录。");
    }
}

// 文件日志记录器∶具体产品
class FileLogger implements Logger {
    public void writeLog() {
        System.out.println( "文件日志记录。");
    }
}

// 日志记录器工厂接口︰抽象工厂
interface LoggerFactory {
    public Logger createLogger();
}
// 数据库日志记录器工厂类∶具体工厂
class DatabaseLoggerFactory implements LoggerFactory {
    public Logger createLogger() {
        //连接数据库﹐代码省略//创建数据库日志记录器对象
        Logger logger = new DatabaseLogger();//初始化数据库日志记录器﹐代码省略
        return logger;
    }
}

// 文件日志记录器工厂类∶具体工厂
class FileLoggerFactory implements LoggerFactory {
    public Logger createLogger() {
        //创建文件日志记录器对象
        Logger logger = new FileLogger( );//创建文件·代码省略
        return logger;
    }
}

添加xml配置文件优化

xml文件

<?xml version="1.0"?>
<config>
    <className>DesignPatterns.JavaDesign.FactoryMethod.DatabaseLoggerFactory</className>
</config>

读取xml工具类

package DesignPatterns.JavaDesign.FactoryMethod;

import org.w3c.dom.Document;
import org.w3c.dom.Node;
import org.w3c.dom.NodeList;

import javax.xml.parsers.DocumentBuilder;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;
import java.io.File;

public class XMLUtil {
    // 该方法用于从XML配置文件中提取具体类类名，并返回一个实例对象
    public static Object getBean() {
        try {
            DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
            DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
            Document doc;
            doc = builder.parse(new File(System.getProperty("user.dir") + "/src/main/resources/config.xml"));
            // 获取包含类名的文本节点
            NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
            Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();
            String cName = classNode.getNodeValue();
            // 通过类名生成实例对象并将其返回
            Class<?> c = Class.forName(cName);
            Object obj = c.newInstance();
            return obj;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

修改客户端代码

// 编写如下客户端测试代码∶
public class Test {
    public static void main(String args[]) {
        LoggerFactory factory;
        Logger logger;
        // factory = new FileLoggerFactory(); //可引入配置文件实现
        factory = (LoggerFactory) XMLUtil.getBean();
        logger = factory.createLogger();
        logger.writeLog( );
    }
}

2.3 其他

重载的工厂方法

通过多种方式初始化日志记录器，例如可以提供默认实现，传入文件路径，或将参数封装在一个Object类型的对象中

工厂方法的隐藏

有时候需要对工厂方法函数进行隐藏

修改后的代码大致如下

//改为抽象类
abstract class LoggerFactory { //在工厂类中直接调用日志记录器类的业务方法writeLog ()
	public void writeLog () {
		Logger logger = this.createLogger( );logger.writeLog ();
	}
	public abstract Logger createLogger();
    ...
}

class client {
	public static void main( String args[]){
		LoggerFactory factory;
		factory = (LoggerFactory )XMLUtil.getBean( );
		factory.writeLog( );	//直接使用工厂对象来调用产品对象的业务方法
	}
}

3 总结

优缺点分析

优点：

工厂方法用来创建客户所需的产品，同时隐藏了哪种具体产品类被实例化这一细节，用户只需关心产品对应的工厂，甚至都无需知道具体产品类的类名
加入新产品时，无需修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无需修改客户端，也无需修改其他的具体工厂和具体产品，只需要添加一个具体工厂和具体产品就可以了。提高了系统的可扩展性，符合可扩展性

缺点：

添加新产品时需要添加对应工厂类和产品，类的个数成对增长，在一定程度上增加了系统复杂度
引入了抽象层，增加了系统的抽象和理解难度。且实现可能要用到DOM，反射技术，增加系统实现难度

使用场景

客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道对应的工厂即可
抽象工厂类通过其子类来指定创建哪个对象

4 场景使用

4.1 Factory实例化Bean

FactoryBean是Spring容器提供的一种可以扩展容器对象实例化逻辑的接口，不要与容器BeanFacoty相混淆

FactoryBean，其主语是Bean,定语是Factory，也就是说，它本身与其他注册到容器的对象一样，只是一个Bean而已，只不过这里类型的Bean本身就是生产对象的工厂。

当使用该工厂Bean时需要实现三个方法

/*
	该方法返回该FactoryBean“生产”的对象。我们需要实现该方法以给出自己对象实例化逻辑 
*/
public String getObject() throws Exception;
/**
	该方法仅返回getObject()方法所返回的对象的类型。如果预先无法确定,则返回null
*/
public Class<?> getObjectType();
/*
	该方法返回结果用于表明,getObject()“生产”的对象是否要以singleton(单例)形式存于容器中。如果以singleton形式存在,则返回true，否则返回false
*/
public boolean isSingleton();

测试

package DesignPatterns.JavaDesign.FactoryMethod;

import org.springframework.beans.factory.FactoryBean;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class SpringTest {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
        String bean = (String) context.getBean("bean");
        System.out.println(bean);
    }
}

class nameFactoryBean<T> implements FactoryBean<String> {
    //该方法返回该FactoryBean“生产”的对象
    //我们需要实现该方法以给出自己对象实例化逻辑
    @Override
    public String getObject() throws Exception {
        return new String("w1nd");
    }

    //该方法仅返回getObject()方法所返回的对象的类型
    //如果预先无法确定,则返回null
    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return null;
    }

    //该方法返回结果用于表明,getObject()“生产”的对象是否要以singleton(单例)形式存于容器中
    //如果以singleton形式存在,则返回true，否则返回false
    @Override
    public boolean isSingleton() {
        return false;
    }

}

配置文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="
        http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <!-- FactoryBean实例化Bean -->
    <bean id="bean" class="DesignPatterns.JavaDesign.FactoryMethod.nameFactoryBean"></bean>

</beans>