24种设计模式--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：



　　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：

package com.iadmob.factoryMethod;

/**
* 定义一个人类的统称
* @author http://www.cnblogs.com/initial-road/ *
*/
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laugn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：
package com.iadmob.factoryMethod;

/**
* 黄色人种
* @author http://www.cnblogs.com/initial-road/ *
*/
public class YellowHuman implements Human{

@Override
public void cry() {
System.out.println("黄色人种会哭");
}

@Override
public void laugh() {
System.out.println("黄色人种会大笑");
}

@Override
public void talk() {
System.out.println("黄色人种会说话，一般说的都是双字节");
}

}

白色人种：
package com.iadmob.factoryMethod;

/**
* 白色人种
* @author http://www.cnblogs.com/initial-road/ *
*/
public class WhiteHuman implements Human{

@Override
public void cry() {
System.out.println("白色人种会哭");
}

@Override
public void laugh() {
System.out.println("白色人种会大笑");
}

@Override
public void talk() {
System.out.println("白色人种会说话，一般都是单字节");
}

}

黑色人种：
package com.iadmob.factoryMethod;

/**
* 黑色人种
* @author http://www.cnblogs.com/initial-road/ *
*/
public class BlackHuman implements Human {

@Override
public void cry() {
System.out.println("黑人会哭");
}

@Override
public void laugh() {
System.out.println("黑人会大笑");
}

@Override
public void talk() {
System.out.println("黑人会说话，一般都人听不懂");
}

}

人种也定义完毕了，那我们把八卦炉定义出来：
package com.iadmob.factoryMethod;

import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Random;

/**
* 创造人类的工厂
* @author http://www.cnblogs.com/initial-road/ *
*/
public class HumanFactory {

//定义一个创建人类的方法
public static Human createHuman(Class<?> c){
//定义一个类型的人类
Human human = null;
try {
//产生一个人种
human = (Human)Class.forName(c.getName()).newInstance();
}catch(InstantiationException e){
System.out.println("必须指定人种的颜色");
}catch(IllegalAccessException e){
System.out.println("人种定义错误");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("指定的人种找不到");
}
return human;
}

}

然后我们再把女娲声明出来：
package com.iadmob.factoryMethod;

/**
*
* 女娲开始造人
* @author http://www.cnblogs.com/initial-road/ *
*/
public class NvWa {

public static void main(String[] args) {
try {
//女娲第一次造人，试验性质，少早点，火候不足，缺陷产品
System.out.println("\n--------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--------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
System.out.println("\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();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}

}

　　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：

package com.iadmob.factoryMethod;

import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Random;

/**
* 创造人类的工厂
* @author http://www.cnblogs.com/initial-road/ *
*/
public class HumanFactory {

//定义一个创建人类的方法
public static Human createHuman(Class<?> c){
//定义一个类型的人类
Human human = null;
try {
　　//产生一个人种
　　human =(Human)Class.forName(c.getName()).newInstance();
}catch(InstantiationException e){
System.out.println("必须指定人种的颜色");
}catch(IllegalAccessException e){
System.out.println("人种定义错误");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("制定的人种找不到");
}
return human;
}

//女娲用一团泥巴产生啥人种就啥人种
public static Human createHuman(){
//定义一个类型的人类
Human human = null;
//首先是获得有多少个实现类，多少个人种
List<Class> concreteHumanList = ClassUtils.getAllClassByInterface(Human.class);
//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：

package com.iadmob.factoryMethod;

/**
*
* 女娲开始造人
* @author http://www.cnblogs.com/initial-road/ *
*/
public class NvWa {

public static void main(String[] args) {
try {
//女娲第一次造人，试验性质，少早点，火候不足，缺陷产品
System.out.println("\n--------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--------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
System.out.println("\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
for(int i=0;i<100000;i++){
System.out.println("\n----------随机产生人种了----------");
Human human = HumanFactory.createHuman();
human.cry();
human.laugh();
human.talk();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}

}

　　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：

package com.iadmob.factoryMethod;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.net.URLDecoder;
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>();
//如果不是一个接口，则不做处理
if (c.isInterface()) {
//获得当前的包名
String packageName = c.getPackage().getName();
try {
//获得当前包下以及子包下的所有类
List<Class> allClass = getClasses(packageName);
//判断是否是同一个接口
for (int i = 0; i < allClass.size(); i++) {
if (c.isAssignableFrom(allClass.get(i))) {
if (!c.equals(allClass.get(i))) {
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>();
directory = new File(URLDecoder.decode(directory.getPath()));
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;
}
}

　　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。

　　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：

package com.iadmob.factoryMethod;

import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Random;

/**
* 创造人类的工厂
* @author http://www.cnblogs.com/initial-road/ *
*/
public class HumanFactory {
//定义一个MAP, 初始化过的Human对象都放在这里
private static Map<String, Human> humans = new HashMap<String,Human>();

//定义一个创建人类的方法
public static Human createHuman(Class<?> c){
//定义一个类型的人类
Human human = null;
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{
//产生一个人种
human = (Human)Class.forName(c.getName()).newInstance();
humans.put(c.getSimpleName(), human);
}
}catch(InstantiationException e){
System.out.println("必须指定人种的颜色");
}catch(IllegalAccessException e){
System.out.println("人种定义错误");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("制定的人种找不到");
}
return human;
}

//女娲用一团泥巴产生啥人种就啥人种
public static Human createHuman(){
//定义一个类型的人类
Human human = null;
//首先是获得有多少个实现类，多少个人种
List<Class> concreteHumanList = ClassUtils.getAllClassByInterface(Human.class);
//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;
}

}

　　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。