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。