Java設計模式之Factory

定義:提供建立對象的介面.

為何使用?
原廠模式是我們最常用的模式了,著名的Jive論壇 ,就大量使用了原廠模式，原廠模式在Java程式系統可以說是隨處可見。

為什麼原廠模式是如此常用？因為原廠模式就相當於建立執行個體對象的new，我們經常要根據類Class產生執行個體對象，如A a=new A() 原廠模式也是用來建立執行個體對象的，所以以後new時就要多個心眼，是否可以考慮實用原廠模式，雖然這樣做，可能多做一些工作，但會給你系統帶來更大的可擴充性和盡量少的修改量。

我們以類Sample為例， 如果我們要建立Sample的執行個體對象:

Sample sample=new Sample();

可是，實際情況是，通常我們都要在建立sample執行個體時做點初始化的工作,比如賦值 查詢資料庫等。

首先，我們想到的是，可以使用Sample的建構函式，這樣產生執行個體就寫成:

Sample sample=new Sample(參數);

但是，如果建立sample執行個體時所做的初始化工作不是象賦值這樣簡單的事，可能是很長一段代碼，如果也寫入建構函式中，那你的代碼很難看了（就需要Refactor重整）。

為什麼說代碼很難看，初學者可能沒有這種感覺，我們分析如下，初始化工作如果是很長一段代碼，說明要做的工作很多，將很多工作裝入一個方法中，相當於將很多雞蛋放在一個籃子裡，是很危險的，這也是有背於Java物件導向的原則，物件導向的封裝(Encapsulation)和指派(Delegation)告訴我們，盡量將長的代碼指派“切割”成每段，將每段再“封裝”起來(減少段和段之間偶合聯絡性)，這樣，就會將風險分散，以後如果需要修改，只要更改每段，不會再發生牽一動百的事情。

在本例中，首先，我們需要將建立執行個體的工作與使用執行個體的工作分開, 也就是說，讓建立執行個體所需要的大量初始化工作從Sample的建構函式中分離出去。

這時我們就需要Factory原廠模式來產生對象了，不能再用上面簡單new Sample(參數)。還有,如果Sample有個繼承如MySample, 按照面向介面編程,我們需要將Sample抽象成一個介面.現在Sample是介面,有兩個子類MySample 和HisSample .我們要執行個體化他們時,如下:

Sample mysample=new MySample();
Sample hissample=new HisSample();

隨著項目的深入,Sample可能還會"生出很多兒子出來", 那麼我們要對這些兒子一個個執行個體化,更糟糕的是,可能還要對以前的代碼進行修改:加入後來生齣兒子的執行個體.這在傳統程式中是無法避免的.

但如果你一開始就有意識使用了原廠模式,這些麻煩就沒有了.

Factory 方法
你會建立一個專門生產Sample執行個體的工廠:

public class Factory{

　　public static Sample creator(int which){

　　//getClass 產生Sample 一般可使用動態類裝載裝入類。
　　if (which==1)
　　　　return new SampleA();
　　else if (which==2)
　　　　return new SampleB();

　　}

}
 

那麼在你的程式中,如果要執行個體化Sample時.就使用

Sample sampleA=Factory.creator(1);

這樣,在整個就不涉及到Sample的具體子類,達到封裝效果,也就減少錯誤修改的機會,這個原理可以用很通俗的話來比喻:就是具體事情做得越多,越容易範錯誤.這每個做過具體工作的人都深有體會,相反,官做得越高,說出的話越抽象越籠統,範錯誤可能性就越少.好象我們從編程式中也能悟出人生道理?呵呵.

使用Factory 方法 要注意幾個角色，首先你要定義產品介面，如上面的Sample,產品介面下有Sample介面的實作類別,如SampleA,其次要有一個factory類，用來產生產品Sample，

進一步稍微複雜一點，就是在工廠類上進行拓展，工廠類也有繼承它的實作類別concreteFactory了。

抽象工廠
原廠模式中有: Factory 方法(Factory Method) 抽象工廠(Abstract Factory).

這兩個模式區別在於需要建立對象的複雜程度上。如果我們建立對象的方法變得複雜了,如上面Factory 方法中是建立一個對象Sample,如果我們還有新的產品介面Sample2.

這裡假設：Sample有兩個concrete類SampleA和SamleB，而Sample2也有兩個concrete類Sample2A和SampleB2

那麼，我們就將上例中Factory變成抽象類別,將共同部分封裝在抽象類別中,不同部分使用子類實現，下面就是將上例中的Factory拓展成抽象工廠:

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
　　}

}

 
 

從上面看到兩個工廠各自生產出一套Sample和Sample2,也許你會疑問，為什麼我不可以使用兩個Factory 方法來分別生產Sample和Sample2? 

抽象工廠還有另外一個關鍵要點，是因為 SimpleFactory內，生產Sample和生產Sample2的方法之間有一定聯絡，所以才要將這兩個方法捆綁在一個類中，這個工廠類有其本身特徵，也許製造過程是統一的，比如：製造工藝比較簡單，所以名稱叫SimpleFactory。

在實際應用中，Factory 方法用得比較多一些，而且是和動態類裝入器組合在一起應用，

舉例

我們以Jive的ForumFactory為例，這個例子在前面的Singleton模式中我們討論過，現在再討論其原廠模式:

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 單態模式
　　　　if (factory == null) {
　　　　　　synchronized(initLock) {
　　　　　　　　if (factory == null) {
　　　　　　　　　　　　...... 

　　　　　　　　　　try {
　　　　　　　　　　　　　　//動態轉載類
　　　　　　　　　　　　　　Class c = Class.forName(className);
　　　　　　　　　　　　　　factory = (ForumFactory)c.newInstance();
　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　catch (Exception e) {
　　　　　　　　　　　　　　return null;
　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　}
　　　　　　}
　　　　}

　　　　//Now, 返回 proxy.用來限制授權對forum的訪問
　　　　return new ForumFactoryProxy(authorization, factory,
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　factory.getPermissions(authorization));
　　}

　　//真正建立forum的方法由繼承forumfactory的子類去完成.
　　public abstract Forum createForum(String name, String description)
　　throws UnauthorizedException, ForumAlreadyExistsException;

　　....

}

 

 
 

因為現在的Jive是通過資料庫系統存放論壇文章等內容資料,如果希望更改為通過檔案系統實現,這個Factory 方法ForumFactory就提供了提供動態介面:

private static String className = "com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory";

你可以使用自己開發的建立forum的方法代替com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory就可以.

在上面的一段代碼中一共用了三種模式,除了原廠模式外,還有Singleton單態模式,以及proxy模式,proxy模式主要用來授權使用者對forum的訪問,因為訪問forum有兩種人:一個是註冊使用者 一個是遊客guest,那麼那麼相應的許可權就不一樣,而且這個許可權是貫穿整個系統的,因此建立一個proxy,類似網關的概念,可以很好的達到這個效果.  

看看Java寵物店中的CatalogDAOFactory:

public class CatalogDAOFactory { 

　　/**

　　* 本方法制定一個特別的子類來實現DAO模式。
　　* 具體子類定義是在J2EE的部署描述器中。
　　*/

　　public static CatalogDAO getDAO() throws CatalogDAOSysException {

　　　　CatalogDAO catDao = null;

　　　　try {

　　　　　　InitialContext ic = new InitialContext();
　　　　　　//動態裝入CATALOG_DAO_CLASS
　　　　　　//可以定義自己的CATALOG_DAO_CLASS，從而在無需變更太多代碼
　　　　　　//的前提下，完成系統的巨大變更。

　　　　　　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Factory 方法，catDao是通過動態類裝入器className獲得CatalogDAOFactory具體實現子類，這個實現子類在Java寵物店是用來操作catalog資料庫，使用者可以根據資料庫的類型不同，定製自己的具體實現子類，將自己的子類名給與CATALOG_DAO_CLASS變數就可以。

由此可見，Factory 方法確實為系統結構提供了非常靈活強大的動態擴充機制，只要我們更換一下具體的Factory 方法，系統其他地方無需一點變換，就有可能將系統功能進行改頭換面的變化。