设计模式 - 简单工厂 - 《设计模式》

简单工厂（Simple Factory）

简单工厂（Simple Factory）

Intent

在创建一个对象时不向客户暴露内部细节，并提供一个创建对象的通用接口。

Class Diagram

简单工厂把实例化的操作单独放到一个类中，这个类就成为简单工厂类，让简单工厂类来决定应该用哪个具体子类来实例化。

这样做能把客户类和具体子类的实现解耦，客户类不再需要知道有哪些子类以及应当实例化哪个子类。客户类往往有多个，如果不使用简单工厂，那么所有的客户类都要知道所有子类的细节。而且一旦子类发生改变，例如增加子类，那么所有的客户类都要进行修改。

设计模式 - 简单工厂 - 图1

Implementation

public interface Product {
}

public class ConcreteProduct implements Product {
}

public class ConcreteProduct1 implements Product {
}

public class ConcreteProduct2 implements Product {
}

以下的 Client 类包含了实例化的代码，这是一种错误的实现。如果在客户类中存在这种实例化代码，就需要考虑将代码放到简单工厂中。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        int type = 1;
        Product product;
        if (type == 1) {
            product = new ConcreteProduct1();
        } else if (type == 2) {
            product = new ConcreteProduct2();
        } else {
            product = new ConcreteProduct();
        }
        // do something with the product
    }
}

以下的 SimpleFactory 是简单工厂实现，它被所有需要进行实例化的客户类调用。

public class SimpleFactory {
    public Product createProduct(int type) {
        if (type == 1) {
            return new ConcreteProduct1();
        } else if (type == 2) {
            return new ConcreteProduct2();
        }
        return new ConcreteProduct();
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        SimpleFactory simpleFactory = new SimpleFactory();
        Product product = simpleFactory.createProduct(1);
        // do something with the product
    }
}

简单工厂模式总结

简单工厂模式的主要优点如下：

工厂类包含必要的判断逻辑，可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例，客户端可以免除直接创建产品对象的职责，而仅仅“消费”产品，简单工厂模式实现了对象创建和使用的分离。
客户端无须知道所创建的具体产品类的类名，只需要知道具体产品类所对应的参数即可，对于一些复杂的类名，通过简单工厂模式可以在一定程度减少使用者的记忆量。
通过引入配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性。

简单工厂模式的主要缺点如下：

由于工厂类集中了所有产品的创建逻辑，职责过重，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响。
使用简单工厂模式势必会增加系统中类的个数（引入了新的工厂类），增加了系统的复杂度和理解难度。
系统扩展困难，一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑，在产品类型较多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展和维护，且违背开闭原则。
简单工厂模式由于使用了静态工厂方法，造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构。

适用场景：

工厂类负责创建的对象比较少，由于创建的对象较少，不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂。

客户端只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象并不关心。

简单工厂模式的典型应用及源码分析

Calendar 类获取日历类对象

Calendar 抽象类，该类的子类有 BuddhistCalendar、JapaneseImperialCalendar、GregorianCalendar、RollingCalendar等
getInstance方法，根据参数获取一个Calendar子类对象，该方法实际将参数传给 createCalendar 方法，createCalendar 在根据参数通过 provider 或 switch 或者 if-else 创建相应的子类对象
以下为 Java8 中的 Calendar 类代码，Java7 中的实现为 if-else 方式

private static Calendar createCalendar(TimeZone zone,
                                         Locale aLocale)
  {
      CalendarProvider provider =
          LocaleProviderAdapter.getAdapter(CalendarProvider.class, aLocale)
                               .getCalendarProvider();
      if (provider != null) {
          try {
              return provider.getInstance(zone, aLocale);
          } catch (IllegalArgumentException iae) {
              // fall back to the default instantiation
          }
      }
      Calendar cal = null;
      if (aLocale.hasExtensions()) {
          String caltype = aLocale.getUnicodeLocaleType("ca");
          if (caltype != null) {
              switch (caltype) {
              case "buddhist":
              cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
                  break;
              case "japanese":
                  cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
                  break;
              case "gregory":
                  cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
                  break;
              }
          }
      }
      if (cal == null) {
          // If no known calendar type is explicitly specified,
          // perform the traditional way to create a Calendar:
          // create a BuddhistCalendar for th_TH locale,
          // a JapaneseImperialCalendar for ja_JP_JP locale, or
          // a GregorianCalendar for any other locales.
          // NOTE: The language, country and variant strings are interned.
          if (aLocale.getLanguage() == "th" && aLocale.getCountry() == "TH") {
              cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
          } else if (aLocale.getVariant() == "JP" && aLocale.getLanguage() == "ja"
                     && aLocale.getCountry() == "JP") {
              cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
          } else {
              cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
          }
      }
      return cal;
  }

Calendar的继承关系
可以看到抽象产品角色和工厂角色都由 Calendar 担任，具体产品角色由 Calendar 的子类担任

JDBC 获取数据库连接

一般JDBC获取MySQL连接的写法如下：

//加载MySql驱动 
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver"); 
DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test", "root", "123456");

首先通过反射加载驱动类 com.mysql.jdbc.Driver 类，然后再通过 DriverManager 获取连接
看看 com.mysql.jdbc.Driver 的代码，该类主要的内容是静态代码块，其会随着类的加载一块执行

public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {     
  public Driver() throws SQLException {     
  }     
  static {         
      try {             
          DriverManager.registerDriver(new Driver());         
      } catch (SQLException var1) {             
          throw new RuntimeException("Can't register driver!");         
      }     
  } 
}

静态代码块：new 一个 Driver 类并注册到 DriverManager 驱动管理类中

public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver, DriverAction da) throws SQLException {     
  /* Register the driver if it has not already been added to our list */     
  if(driver != null) {         
      registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver, da));     
  } else {         
      throw new NullPointerException();     
  }     
  println("registerDriver: " + driver); 
}

其中的 registeredDrivers 是一个 CopyOnWriteArrayList 对象

private final static CopyOnWriteArrayList<DriverInfo> registeredDrivers = new CopyOnWriteArrayList<>();

CopyOnWriteArrayList是Java并发包中提供的一个并发容器，它是个线程安全且读操作无锁的ArrayList，写操作则通过创建底层数组的新副本来实现，是一种读写分离的并发策略，我们也可以称这种容器为”写时复制器”，Java并发包中类似的容器还有CopyOnWriteSet 一篇CopyOnWriteArrayList的文章：https://www.cnblogs.com/chengxiao/p/6881974.html
再通过 DriverManager.getConnection 获取连接对象的主要代码如下：通过for循环从已注册的驱动中(registeredDrivers)获取驱动，尝试连接，成功则返回连接

private static Connection getConnection(String url, java.util.Properties info, Class<?> caller) throws SQLException {     
  // ...省略...     
  println("DriverManager.getConnection(\"" + url + "\")");     
  for(DriverInfo aDriver : registeredDrivers) {         
      // If the caller does not have permission to load the driver then skip it.         
      if(isDriverAllowed(aDriver.driver, callerCL)) {             
          try {                 
              println("    trying " + aDriver.driver.getClass().getName());                 
              Connection con = aDriver.driver.connect(url, info);                 
              if (con != null) {                     
                  // Success!                     
                  println("getConnection returning " + aDriver.driver.getClass().getName());                     
                  return (con);                 
              }             
          } catch (SQLException ex) {                 
              if (reason == null) {                     
                  reason = ex;                 
              }             
          }         
      } else {             
          println("    skipping: " + aDriver.getClass().getName());         
      }     
  }     
  // ...省略... 
}

Connection 接口及子类实现关系
工厂角色为 DriverManager 类，抽象产品角色为 Connection，具体产品角色则很多

Logback 中的 LoggerFactory 获取 Logger 对象

查看 LoggerFactory 类的 getLogger 方法，可看到调用了 iLoggerFactory.getLogger()，其中 iLoggerFactory 是一个接口 ```java public static Logger getLogger(String name) {
ILoggerFactory iLoggerFactory = getILoggerFactory();
return iLoggerFactory.getLogger(name); }

public static Logger getLogger(Class clazz) {
return getLogger(clazz.getName()); } ``` Logger 接口及子类实现关系
工厂角色为 iLoggerFactory 接口的子类如 LoggerContext，抽象产品角色为 Logger，具体产品角色为 Logger 的子类，主要是 NOPLogger 和 Logger 类