【设计模式学习笔记】 之 简单工厂模式

 简介：工厂模式（Factory Pattern）是 Java 中最常用的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，拒绝客服端程序员通过new创建需要的实例，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象，即接口引用指向实现类对象，是多态的灵活运用。

举例1【未使用工厂模式】：

一个家庭中有多辆汽车，这个家庭想去出游，需要先传一个Car到Family中持有，才能出游。

首先考虑多辆汽车，都有同样的run方法，抽取公共接口如下：

package com.mi.simplefactory.simplefactory1;

/**
 * 汽车接口
 */
public interface Car {

    public void run();
}

现在假设有两辆汽车（多辆同理），HondaCar (本田)和 BenzCar（奔驰），都实现了Car接口

package com.mi.simplefactory.simplefactory1;

public class HondaCar implements Car{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("本田上路，请勿抛砖");
    }

    
}

package com.mi.simplefactory.simplefactory1;

public class BenzCar implements Car {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("奔驰出行，请勿追尾");
    }

}

这里需要一个Family类，她应持有一个私有Car的引用，使用Family的构造方法进行初始化Car引用，Family中有一个travel方法

package com.mi.simplefactory.simplefactory1;

public class Family {

    private Car car;

    public Family(Car car) {
        this.car = car;
    }
    public Family() {}
    public void travel() {
        System.out.println("全家出游！");
        car.run();
        System.out.println("玩的愉快");
    }
}

编写测试类，发现需要通过new 不同的Car实现类实例就可以改变汽车实际类型

package com.mi.simplefactory.simplefactory1;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 问题来了：family换个车必须要new不同的车，必须要修改代码，重新编译才能
         *                     正确更换汽车，还有，可不可以不用new的方式获取汽车？
         */
//        Family family = new Family(new HondaCar());
        Family family = new Family(new BenzCar());
        family.travel();
    }
}

输出：

先注掉11行，解开10行，运行

全家出游！
本田上路，请勿抛砖
玩的愉快

注掉10，解开11，运行

全家出游！
奔驰出行，请勿追尾
玩的愉快

举例2【分支判断实现工厂】：

这里Car接口和Car接口的实现类不变，重写一个Family类，为car引用设置get set方法，去掉有参构造方法

package com.mi.simplefactory.simplefactory2;

import com.mi.simplefactory.simplefactory1.Car;

public class Family {

    private Car car;

    public Family() {}
    public void travel() {
        System.out.println("全家出游！");
        car.run();
        System.out.println("玩的愉快");
    }
    public Car getCar() {
        return car;
    }
    public void setCar(Car car) {
        this.car = car;
    }
    
    
}

创建一个工厂，通过获取汽车的类名为参数，内部if分支判断，实例化内部持有的car引用，还有有一个静态方法getInstance()，获取该 Car的实例

package com.mi.simplefactory.simplefactory2;

import com.mi.simplefactory.simplefactory1.BenzCar;
import com.mi.simplefactory.simplefactory1.Car;
import com.mi.simplefactory.simplefactory1.HondaCar;

public class Factory {

    private Car car;
    public Factory(String carName) {
        if(carName.equals("BenzCar")) {
            this.car = new BenzCar();
        }
        if(carName.equals("HondaCar")) {
            this.car = new HondaCar();
        }
    }
    public Car getInstance() {
        return car;
    }
    
}

测试类

package com.mi.simplefactory.simplefactory2;

import com.mi.simplefactory.simplefactory1.Car;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 此包中的factory可以不使用new的方式获取汽车
         */
        Family family = new Family();
//        Factory factory = new Factory("HondaCar");
        Factory factory = new Factory("BenzCar");
        Car car = factory.getInstance();
        family.setCar(car);
        family.travel();
    }

}

输出就不贴出来了，和之前的输出是一样的。

这个例子，我们的确通过一个工厂去得到我们需要的实例，但是，如果汽车特别的多，我们是不是需要写无数个分支判断啊？代码很冗长，效率不高，于是我们想到了通过反射来实现，于是有了第三个例子

举例3【通过反射方式】：

学过反射的同学都应该明白，我们可以通过一个properties配置文件去动态改变代码中产生的代码，这是种可以不改变代码的情况下使用的很方便的方式

创建一个properties配置文件：config.properties，（这里直接写好了两个，方便切换）

#Car=com.mi.simplefactory.simplefactory1.BenzCar
Car=com.mi.simplefactory.simplefactory1.HondaCar

创建Factory类

package com.mi.simplefactory.simplefactory3;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.Properties;

import com.mi.simplefactory.simplefactory1.Car;

public class Factory {

    private Factory() {} //拒绝客服端程序员new工厂对象，仅提供静态方式访问
    public static Properties configs = new Properties();
    static {
        //获取配置文件流
        InputStream in = Factory.class.getResourceAsStream("config.properties");
        try {
            //properties读取文件输入流
            configs.load(in);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            //静态方法/块中的异常是捕获不到的
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
    public static Car getInstance() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        //从配置文件中取出Car键的值：汽车类的全路径
        String carName = configs.getProperty("Car");
        //反射获取Class对象
        Class<?> clazz = Class.forName(carName);
        //反射新建实例
        Car car = (Car)clazz.newInstance();
        return car;
    }
    
}

以上代码是在这个Factory类被ClassLoader load的时候自动读取配置文件，并在配置文件中get(key)的方式获得key对应的value，查看Java docs文档可以看出Properties类是一种Map的实现，通过forName反射出我们需要的类的Class对象（在文件中查找我们需要的 类.class 文件），通过newInstance()方法获取该类的实例，相当于new，这样我们就能动态的通过修改配置文件，而无需修改代码，无需重新编译即可改变代码中的对象。

下边是测试类

package com.mi.simplefactory.simplefactory3;

import com.mi.simplefactory.simplefactory1.Car;
import com.mi.simplefactory.simplefactory2.Family;

public class Test {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        Family family = new Family();
        Car car = Factory.getInstance();
        family.setCar(car);
        family.travel();
    }
}

输出：

打开配置文件第一行，关掉第二行

全家出游！
奔驰出行，请勿追尾
玩的愉快

打开配置文件第二行，关掉第一行

全家出游！
本田上路，请勿抛砖
玩的愉快

总结:

　　简单工厂模式：

1. 私有化工厂类的构造方法
2. 根据配置文件的变化或者传参的变化，动态返回一个该参数代表的类的实例
3. 拥有一个getInstance的方法