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：（之前在论坛上有兄弟建议加类图和源文件，以后的模式都会加上去，之前的会一个一个的补充，目的是让大家看着舒服，看着愉悦，看着就想要，就像是看色情小说一样，目标，目标而已，能不能实现就看大家给我的信心了）

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.cbf4life;
/**
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* 定义一个人类的统称
*/
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laugh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.cbf4life;
/**
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* 黄色人种，这个翻译的不准确，将就点吧
*/
public class YellowHuman implements Human {

public void cry() {
 System.out.println("黄色人种会哭");
 }
public void laugh() {
 System.out.println("黄色人种会大笑，幸福呀！");
 }
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.cbf4life;
/**
* @author cbf4Life [e-mail]
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* 白色人种
*/
public class WhiteHuman implements Human {
public void cry() {
 System.out.println("白色人种会哭");
 }
public void laugh() {
 System.out.println("白色人种会大笑，侵略的笑声");
 }
public void talk() {
 System.out.println("白色人种会说话，一般都是但是单字节！");
 }
} 

黑色人种：

package com.cbf4life;
/**
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* 黑色人种，记得中学学英语，老师说black man是侮辱人的意思，不懂，没跟老外说话
*/
public class BlackHuman implements Human {
public void cry() {
 System.out.println("黑人会哭"); 
 }
public void laugh() {
 System.out.println("黑人会笑");
 }
public void talk() {
 System.out.println("黑人可以说话，一般人听不懂");
 }
} 

人种也定义完毕了，那我们把八卦炉定义出来：

package com.cbf4life;
import java.util.List;
import java.util.Random;
/**
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* 今天讲女娲造人的故事，这个故事梗概是这样的：
* 很久很久以前，盘古开辟了天地，用身躯造出日月星辰、山川草木，天地一片繁华
* One day，女娲下界走了一遭，哎！太寂寞，太孤独了，没个会笑的、会哭的、会说话的东东
* 那怎么办呢？不用愁，女娲，神仙呀，造出来呀，然后捏泥巴，放八卦炉（后来这个成了太白金星的宝
贝）中烤，于是就有了人：
* 我们把这个生产人的过程用Java程序表现出来：
*/
public class HumanFactory {

 //定一个烤箱，泥巴塞进去，人就出来，这个太先进了
public static Human createHuman(Class c){
 Human human=null; //定义一个类型的人类

 try {
 human = (Human)Class.forName(c.getName()).newInstance(); //产生一个
人种

 } catch (InstantiationException e) {//你要是不说个人种颜色的话，没法烤，要白的
黑，你说话了才好烤

 System.out.println("必须指定人种的颜色");
 } catch (IllegalAccessException e) { //定义的人种有问题，那就烤不出来了，这是...
 System.out.println("人种定义错误！");
 } catch (ClassNotFoundException e) { //你随便说个人种，我到哪里给你制造去？！

 System.out.println("混蛋，你指定的人种找不到！");
 }
 return human;
 }

} 

然后我们再把女娲声明出来：

package com.cbf4life;
/**
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* 首先定义女娲，这真是额的神呀
*/
public class NvWa {
public static void main(String[] args) {

 //女娲第一次造人，试验性质，少造点，火候不足，缺陷产品
 System.out.println("------------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\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，黄色人种（不写黄人，免得引起歧义），备注：RB人不属
于此列
 System.out.println("\n\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()

 }
}

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.cbf4life;
import java.util.List;
import java.util.Random;
public class HumanFactory {

 //定一个烤箱，泥巴塞进去，人就出来，这个太先进了
public static Human createHuman(Class c){
 Human human=null; //定义一个类型的人类
 
 try {
 human = (Human)Class.forName(c.getName()).newInstance(); //产生一个
人种

 } catch (InstantiationException e) {//你要是不说个人种颜色的话，没法烤，要白的
黑，你说话了才好烤

 System.out.println("必须指定人种的颜色");
 } catch (IllegalAccessException e) { //定义的人种有问题，那就烤不出来了，这是...

 System.out.println("人种定义错误！");
 } catch (ClassNotFoundException e) { //你随便说个人种，我到哪里给你制造去？！

 System.out.println("混蛋，你指定的人种找不到！");
 }
 return human;
 }

//女娲生气了，把一团泥巴塞到八卦炉，哎产生啥人种就啥人种
public static Human createHuman(){
 Human human=null; //定义一个类型的人类

 //首先是获得有多少个实现类，多少个人种
 List<Class> concreteHumanList =
ClassUtils.getAllClassByInterface(Human.class); //定义了多少人种
 //八卦炉自己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.cbf4life;
/**
* @author cbf4Life [e-mail]
* I'm glad to share my knowledge with you all.
* 首先定义女娲，这真是额的神呀
*/
public class NvWa {
public static void main(String[] args) {

 //女娲第一次造人，试验性质，少造点，火候不足，缺陷产品
 System.out.println("------------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\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，黄色人种（不写黄人，免得引起歧义），备注：RB人不属
于此列
 System.out.println("\n\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，烧吧

 for(int i=0;i<10000000000;i++){
 System.out.println("\n\n------------随机产生人种了-----------------" +
i);
 Human human = HumanFactory.createHuman();
 human.cry();
 human.laugh();
 human.talk();
 }

 }
}

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.cbf4life;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Enumeration;
import java.util.List;
/**
* @author cbf4Life [e-mail] I'm glad to share my knowledge with you
* all.
*
*/
@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>(); //返回结果

 //如果不是一个接口，则不做处理
 if(c.isInterface()){
 String packageName = c.getPackage().getName(); //获得当前的包名
 try {
 List<Class> allClass = getClasses(packageName); //获得当前包下以
及子包下的所有类

 //判断是否是同一个接口
 for(int i=0;i<allClass.size();i++){
 if(c.isAssignableFrom(allClass.get(i))){ //判断是不是一个接口
 if(!c.equals(allClass.get(i))){ //本身不加进去
 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>();
 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;
 } 
} 

告诉你了，这个 ClassUtils 可是个宝，用处可大了去了，可以由一个接口查找到所有的实现类，也可以由父类查找到所有的子类，这个要自己修改一下，动脑筋想下，简单的很！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，那我们再引入一个问题：人是有性别的呀，有男有女，你这怎么没区别，别急，这个且听下回分解！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.cbf4life.advance;
import java.util.HashMap;
/**
* @author cbf4Life [e-mail]
* I'm glad to share my knowledge with you all.
*/
@SuppressWarnings("all")
public class HumanFactory {
 //定义一个MAP,初始化过的Human对象都放在这里
private static HashMap<String,Human> humans = new HashMap<String,Human>();

//定一个烤箱，泥巴塞进去，人就出来，这个太先进了
public static Human createHuman(Class c){
 Human human=null; //定义一个类型的人类

 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{
 human = (Human)Class.forName(c.getName()).newInstance();
 //放到MAP中
 humans.put(c.getSimpleName(), human);
 }
 } catch (InstantiationException e) {//你要是不说个人种颜色的话，没法烤，要白的
黑，你说话了才好烤

 System.out.println("必须指定人种的颜色");
 } catch (IllegalAccessException e) { //一定定义的人种有问题，那就烤不出来了，
这是...

 System.out.println("人种定义错误！");
 } catch (ClassNotFoundException e) { //你随便说个人种，我到哪里给你制造去？！

 System.out.println("混蛋，你指定的人种找不到！");
 }
 return human;
 }

} 

很简单，就加粗那部分的代码，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。