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工厂方法模式是使用频率非常高的设计模式，在日常开发经常可以见到。
什么是工厂方法模式？
工厂方法模式的定义：
| Define an interface for creating an object,but let subclasses decide which class to instantiate.Factory Method lets a class defer instantiation to subclasses.（定义一个用于创建对象的 接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。） |
工厂方法模式的通用类图如图8-1所示:
图8-1:工厂方法模式通用类图
在工厂方法模式中，抽象产品类Product负责定义产品的共性，实现对事物最抽象的定 义；Creator为抽象创建类，也就是抽象工厂，具体如何创建产品类是由具体的实现工厂 ConcreteCreator完成的。
工厂方法模式的扩展比较多，以下是比较通用的工厂方法模式实例：
- 抽象产品类：
public abstract class Product { // 产品类的公共方法 public void method1() { // 业务逻辑处理 } // 抽象方法 public abstract void method2(); }
- 具体产品类：
具体的产品类可以有多个，都继承于抽象产品类。
public class ConcreteProduct1 extends Product{ @Override public void method2() { // TODO Auto-generated method stub } } public class ConcreteProduct2 extends Product{ @Override public void method2() { // TODO Auto-generated method stub } }
- 抽象工厂类
抽象工厂类负责定义产品对象的产生。
public abstract class Creator { /** 创建一个产品对象，其输入参数类型可以自行设置 * 通常为String、Enum、Class等，当然也可以为空 */ public abstract <T extends Product> T createProduct(Class<T> c); }
- 具体工厂类
具体产生一个产品的对象，是由具体的工厂类实现的。
public class ConcreteCreator { public <T extends Product> T createProduct(Class<T> c) { Product product = null; try { product = (Product) Class.forName(c.getName()).newInstance(); } catch (Exception e) { // 异常处理 } return (T) product; } }
- 场景类：
public class Client { public static void main(String[] args) { Creator creator = new ConcreteCreator(); Product product = creator.createProduct(ConcreteProduct1.class); /** 继续业务处理 */ } }
Why工厂方法模式？
使用工厂方法模式有以下优点：
- 良好的封装性，代码结构清晰。一个对象创建是有条件约束的，如一个调用者需 要一个具体的产品对象，只要知道这个产品的类名（或约束字符串）就可以了，不用知道创 建对象的艰辛过程，降低模块间的耦合。
- 优秀的扩展性：在增加产品类的情况下，只要适当地修改具体 的工厂类或扩展一个工厂类，就可以完成“拥抱变化”。
- 屏蔽产品类的具体细节：产品类的实现如何变化，调用者都不需要关 心，它只需要关心产品的接口，只要接口保持不变，系统中的上层模块就不要发生变化。因 为产品类的实例化工作是由工厂类负责的，一个产品对象具体由哪一个产品生成是由工厂类 决定的。
- 解耦：高层模块值需要知道产品的抽象类，其他的实现类都不用关心，符合迪米特法则；也符合依赖倒置原则，只依赖产品类的抽象；同样符合里氏替换原则，使用产品子类替换产品父类。
简单工厂模式
简单工厂模式并不是一个标准的设计模式，但是在实际开发中是非常有用的。
简单工厂模式(Simple Factory Pattern)：定义一个工厂类，它可以根据参数的不同返回不同类的 实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。
以女娲造人为例：女娲在不同的场景下分别造出了白种人、黑种人、黄种人。
类图如下：
图8-2:简单工厂模式类图
- 简单工厂模式中的工厂类
public class HumanFactory { public static <T extends Human> T createHuman(Class<T> c) { // 定义一个生产出的人种 Human human = null; try { // 产生一个人种 human = (Human) Class.forName(c.getName()).newInstance(); } catch (Exception e) { System.out.println("人种生成错误！"); } return (T) human; } }
- 人类：
public interface Human { //每个人种的皮肤都有相应的颜色 public void getColor(); //人类会说话 public void talk(); }
- 黄色人种类：
public class BlackHuman implements Human{ @Override public void getColor() { System.out.println("黑色人种的皮肤颜色是黑色的！"); } @Override public void talk() { System.out.println("Hey!Man."); } }
- 白色人种类：
public class WhiteHuman implements Human{ @Override public void getColor() { System.out.println("白肤色"); } @Override public void talk() { System.out.println("Calm down!Guy!"); } }
- 黄色人种类：
public class YellowHuman implements Human{ @Override public void getColor() { System.out.println("黄土地的颜色！"); } @Override public void talk() { System.out.println("五湖四海皆兄弟！"); } }
- 女娲造人场景类：
public class NvWa { public static void main(String[] args) { // 女娲第一次造人，火候不足，于是白色人种产生了 System.out.println("--造出的第一批人是白色人种--"); Human whiteHuman = HumanFactory.createHuman(WhiteHuman.class); whiteHuman.getColor(); whiteHuman.talk(); // 女娲第二次造人，火候过足，于是黑色人种产生了 System.out.println("\n--造出的第二批人是黑色人种--"); Human blackHuman = HumanFactory.createHuman(BlackHuman.class); blackHuman.getColor(); blackHuman.talk(); // 第三次造人，火候刚刚好，于是黄色人种产生了 System.out.println("\n--造出的第三批人是黄色人种--"); Human yellowHuman = HumanFactory.createHuman(YellowHuman.class); yellowHuman.getColor(); yellowHuman.talk(); } }
工厂方法模式与IOC/DI
Spring框架对工厂方法模式的应用是非常经典的。
IOC和DI详解
首先看一下什么是IOC和DI:
- IOC：(InversionofControl)控制反转：
- DI：(DependencyInjection)依赖注入
带着问题将这两个概念拆解开来：
- 参与者都有谁：
一般有三方参与者，一个是某个对象；一个是IOC/DI的容器；另一个是某个对象的外部资源。
IOC/DI的容器简单点说就是指用来实现IOC/DI功能的一个框架程序；对象的外部资源指的就是对象需要的，但是是从对象外部获取的，都统称资源， - 谁依赖于谁：
某个对象依赖于IOC/DI的容器 - 为什么需要依赖：
对象需要IOC/DI的容器来提供对象需要的外部资源 - 谁注入于谁：
IOC/DI的容器 注入 某个对象 - 到底注入什么：
注入某个对象所需要的外部资源 - 谁控制谁：
IOC/DI的容器控制对象 - 控制什么：
主要是控制对象实例的创建 - 为何叫反转：
反转是相对于正向而言的，所谓正向——常规情况下的应用程序，如果要在A里面使用C，就直接去创建C的对象，也就是说，是在A类中主动去获取所需要的外部资源C，这种情况被称为正向的。所谓反向——就是A类不再主动去获取C，而是被动等待，等待IOC/DI的容器获取一个C的实例，然后反向的注入到A类中。 - 依赖注入和控制反转是同一概念吗？
依赖注入和控制反转是对同一件事情的不同描述，从某个方面讲，就是它们描述的角度不同。依赖注入是从应用程序的角度在描述，可以把依赖注入描述完整点：应用程序依赖容器创建并注入它所需要的外部资源；而控制反转是从容器的角度在描述，描述完整点：容器控制应用程序，由容器反向的向应用程序注入应用程序所需要的外部资源。
IOC/DI对编程带来的最大改变不是从代码上，而是从思想上，发生了“主从换位”的变化。应用程序原本是老大，要获取什么资源都是主动出击，但是在IOC/DI思想中，应用程序就变成被动的了，被动的等待IOC/DI容器来创建并注入它所需要的资源了。
这么小小的一个改变其实是编程思想的一个大进步，这样就有效的分离了对象和它所需要的外部资源，使得它们松散耦合，有利于功能复用，更重要的是使得程序的整个体系结构变得非常灵活。
工厂方法模式和IOC/DI的联系
SpringBean 的创建是典型的工厂模式，IOC容器实现，就是利用一系列的 Bean 工厂，在 Spring 中有许多的 IOC 容器的实现供用户选择和使用，其相互关系如下：
图8-3:Spring IOC容器相互关系
其中 BeanFactory 作为最顶层的一个接口类，它定义了 IOC 容器的基本功能规范，BeanFactory 有三个子类： ListableBeanFactory、HierarchicalBeanFactory 和 AutowireCapableBeanFactory。最终的 默认实现类是 DefaultListableBeanFactory，实现了所有的接口。定义这么多层次的接口是为了适应不同的场景。例如 ListableBeanFactory 接口表示这些 Bean 是可列表的，而 HierarchicalBeanFactory 表示的是这些Bean是有继承关系的 ， 也就是每个 Bean 有 可 能 有 父 Bean 。 AutowireCapableBeanFactory 接口定义 Bean 的自动装配规则。这四个接口共同定义了 Bean 的集合、Bean 之间的 关系、以及 Bean 行为。
- 最顶层的BeanFactory接口：
ackage org.springframework.beans.factory; import org.springframework.beans.BeansException; import org.springframework.core.ResolvableType; import org.springframework.lang.Nullable; public interface BeanFactory { String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&"; Object getBean(String var1) throws BeansException; <T> T getBean(String var1, Class<T> var2) throws BeansException; Object getBean(String var1, Object... var2) throws BeansException; <T> T getBean(Class<T> var1) throws BeansException; <T> T getBean(Class<T> var1, Object... var2) throws BeansException; <T> ObjectProvider<T> getBeanProvider(Class<T> var1); <T> ObjectProvider<T> getBeanProvider(ResolvableType var1); boolean containsBean(String var1); boolean isSingleton(String var1) throws NoSuchBeanDefinitionException; boolean isPrototype(String var1) throws NoSuchBeanDefinitionException; boolean isTypeMatch(String var1, ResolvableType var2) throws NoSuchBeanDefinitionException; boolean isTypeMatch(String var1, Class<?> var2) throws NoSuchBeanDefinitionException; @Nullable Class<?> getType(String var1) throws NoSuchBeanDefinitionException; String[] getAliases(String var1); }
