设计模式--工厂方法模式【Factory Method Pattern】
声明：本文从网络书籍整理而来，并非原创。
女娲造人（第一次尝试）
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，黄色人类！
这个过程还是比较有意思的，先看看类图：
用程序来体现，先定义一个人类的总称：
public interface IHuman {
public void laugh();
public void cry();
public void talk();
}然后定义具体的人类：
public class YellowHuman implements IHuman {
public void laugh(){
System.out.println("黄色人类会大笑，幸福呀！");
}
public void cry(){
System.out.println("黄色人类会哭");
}
public void talk(){
System.out.println("黄色人类会说话，一般说的都是双字节");
}
}
public class WhiteMan implements IHuman {
public void laugh(){
System.out.println("白色人类会大笑，侵略的笑声");
}
public void cry(){
System.out.println("白色人类会哭");
}
public void talk(){
System.out.println("白色人类会说话，一般都是但是单字节！");
}
}
public class BlackMan implements IHuman {
public void laugh(){
System.out.println("黑人会笑");
}
public void cry(){
System.out.println("黑人会哭");
}
public void talk(){
System.out.println("黑人可以说话，一般人听不懂");
}
}人类也定义完毕了，那我们把八卦炉（工厂）定义出来：
public class HumanFactory {
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(); //产生一个人类
}catch (InstantiationException e){//你要是不说个人类颜色的话，没法烤，要白的黑，你说话了才好烤
System.out.println("必须指定人类的颜色");
}catch (IllegalAccessException e){ //定义的人类有问题，那就烤不出来了，这是...
System.out.println("人类定义错误！");
}catch (ClassNotFoundException e){ //你随便说个人类，我到哪里给你制造去？！
System.out.println("混蛋，你指定的人类找不到！");
}
return human;
}
}然后我们再把女娲声明出来：
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，黄色人类
System.out.println("\n\n------------造出的第三批人是这样的：黄色人类-----------------");
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？
女娲造人（第二次尝试）
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：
public class HumanFactory {
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(); //产生一个人类
}catch (InstantiationException e){//你要是不说个人类颜色的话，没法烤，要白的黑，你说话了才好烤
System.out.println("必须指定人类的颜色");
}catch (IllegalAccessException e){ //定义的人类有问题，那就烤不出来了，这是...
System.out.println("人类定义错误！");
}catch (ClassNotFoundException e){ //你随便说个人类，我到哪里给你制造去？！
System.out.println("混蛋，你指定的人类找不到！");
}
return human;
}
//女娲生气了，把一团泥巴塞到八卦炉，哎产生啥人类就啥人类
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，多少个人类
List<Class> concreteHumanList = ClassUtils.getAllClassByInterface(Human.class); //定义了多少人类
//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：
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，黄色人类
System.out.println("\n\n------------造出的第三批人是这样的：黄色人类-----------------");
Human yellowHuman = HumanFactory.createHuman(YellowHuman.class);
yellowHuman.cry();
yellowHuman.laugh();
yellowHuman.talk() ;
//女娲烦躁了，爱是啥人类就是啥人类，烧吧
for(int i=0;i<10000000000;i++){
System.out.println("\n\n------------随机产生人类了-----------------" + 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：
@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类，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：
@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) {//你要是不说个人类颜色的话，没法烤，要白的黑，你说话了才好烤
System.out.println("必须指定人类的颜色");
} catch (IllegalAccessException e) { //一定定义的人类有问题，那就烤不出来了，这是...
System.out.println("人类定义错误！");
} catch (ClassNotFoundException e) { //你随便说个人类，我到哪里给你制造去？！
System.out.println("混蛋，你指定的人类找不到！");
}
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。