设计模式：工厂方法模式

• 工厂方法模式是所有 设计模式 中比较常用的一种模式，但是真正能搞懂用好的少之又少，Spring底层大量的使用该设计模式来进行封装，以致开发者阅读源代码的时候晕头转向。
• 今天陈某分别从以下五个方面详细讲述一下工厂方法模式：
  1. 从什么是工厂方法模式
  2. 通用框架实现
  3. 工厂方法模式的优点
  4. 工厂方法模式的升级
  5. Spring底层如何使用工厂方法模式

什么是工厂方法模式？

• 定义：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。
• 工厂方法模式通用类图如下：
  
• 在工厂方法模式中，抽象产品 Product 负责定义产品的特性，实现对事物的抽象定义。
• AbstractFactory 是抽象工厂类，定义了一个抽象工厂方法。具体的如何创建产品由工厂实现类 ConcreteFactory 完成。

通用框架实现

• 工厂方法模式的变种有很多，陈某给出一个比较实用的通用框架。

• 抽象产品类 ：

  public abstract class Product{
      /**
       * 公共逻辑方法
       */
      public void method1(){}
  
      /**
       * 抽象方法：由子类实现，根据业务逻辑定义多个
       */
      public abstract void method2();
  }
  

• 具体产品类1 ，继承抽象产品类，如下：

  public class Product1extends Product{
      /**
       * 实现抽象产品类的抽象方法
       */
      @Override
      public void method2(){
  
      }
  }
  

• 具体产品类2 ，继承抽象产品类，如下：

  public class Product2extends Product{
  
      /**
       * 实现抽象产品类的抽象方法
       */
      @Override
      public void method2(){
  
      }
  }
  

• 抽象工厂类 ，必须定义一个工厂方法来自己实现具体的创建逻辑，如下：

  public abstract class AbstractFactory{
      /**
       * 工厂方法，需要子类实现
       * @param cls
       * @param <T>
       * @return
       */
      public abstract <T extends Product> Tcreate(Class<T> cls);
  }
  

• 具体工厂类，使用了反射对具体产品的实例化，如下：

  public class ConcreteFactoryextends AbstractFactory{
      @Override
      public <T extends Product> Tcreate(Class<T> cls){
          Product product=null;
          try{
              product= (Product) Class.forName(cls.getName()).newInstance();
          }catch (Exception ex){
              ex.printStackTrace();
          }
          return (T) product;
      }
  }
  

• 测试如下：

  public static void main(String[] args){
          //创建具体工厂类
          ConcreteFactory factory = new ConcreteFactory();
          //调用工厂方法获取产品类1的实例
          Product1 product1 = factory.create(Product1.class);
          System.out.println(product1);
      }
  

• 以上是简单的一个通用框架，读者可以根据自己的业务在其上拓展。

工厂方法模式的优点

• 良好的封装性，代码结构清晰，调用者不用关系具体的实现过程，只需要提供对应的产品类名称即可。
• 易扩展性，在增加产品类的情况下，只需要适当的修改工厂类逻辑或者重新拓展一个工厂类即可。
• 屏蔽了产品类，产品类的变化调用者不用关心。比如在使用 JDBC 连接数据库时，只需要改动一个驱动的名称，数据库就会从 Mysql 切换到 Oracle ，极其灵活。

工厂方法模式的升级

• 在复杂的系统中，一个产品的初始化过程是及其复杂的，仅仅一个具体工厂实现可能有些吃力，此时最好的做法就是为每个产品实现一个工厂，达到一个工厂类只负责生产一个产品。
• 此时工厂方法模式的类图如下：

• 如上图，每个产品类都对应了一个工厂，一个工厂只负责生产一个产品，非常符合单一职责原则。
• 针对上述的升级过程，那么工厂方法中不需要传入抽象产品类了，因为一个工厂只负责一个产品的生产，此时的抽象工厂类如下：

  public abstract class AbstractFactory{
      /**
       * 工厂方法，需要子类实现
       */
      public abstract <T extends Product> Tcreate();
  }
  

Spring底层如何使用工厂方法模式？

• 工厂方法模式在Spring底层被广泛的使用，陈某今天举个最常用的例子就是 AbstractFactoryBean 。
• 这个抽象工厂很熟悉了，这里不再讨论具体的作用。其实现了 FactoryBean 接口，这个接口中 getObject() 方法返回真正的Bean实例。

• AbstractFactoryBean 中的 getObject() 方法如下：

  public final T getObject()throws Exception {
      //单例，从缓存中取，或者暴露一个早期实例解决循环引用
  		if (isSingleton()) {
  			return (this.initialized ? this.singletonInstance : getEarlySingletonInstance());
  		}
      //多实例
  		else { 
        //调用createInstance
  			return createInstance();
  		}
  	}
    //创建对象
    protected abstract T createInstance()throws Exception;
  

• 从以上代码可以看出，创建对象的职责交给了 createInstance 这个抽象方法，由其子类去定制自己的创建逻辑。

• 下图显示了继承了 AbstractFactoryBean 的具体工厂类，如下：

• 其实与其说 AbstractFactoryBean 是抽象工厂类，不如说 FactoryBean 是真正的抽象工厂类，前者只是对后者的一种增强，完成大部分的可复用的逻辑。比如常用的 sqlSessionFactoryBean 只是简单的实现了 FactoryBean ，并未继承 AbstractFactoryBean ，至于结论如何，具体看你从哪方面看了。

总结

• 工厂方法模式是一种常见的设计模式，但是真正能够用的高级，用的透彻还是有些难度的，开发者所能做的就是在此模式基础上思考如何优化自己的代码，达到易扩展、封装性强的效果了。