4、简单工厂模式

　　1、工厂模式概述　

　　简单工厂模式是工厂方法模式的“小弟”，它不属于GoF 23种设计模式，但在软件开发中应用也较为频繁，通常将它作为学习其他工厂模式的入门。此外，工厂方法模式还有一位“大哥”——抽象工厂模式。这三种工厂模式各具特色，难度也逐个加大，在软件开发中它们都得到了广泛的应用，成为面向对象软件中常用的创建对象的工具。

　　

　　　一切工厂模式的优点：

在所有的工厂模式中，我们都强调一点：两个类A和B之间的关系应该仅仅是A创建B或是A使用B，而不能两种关系都有。将对象的创建和使用分离，也使得系统更加符合“单一职责原则”，有利于对功能的复用和系统的维护。

       此外，将对象的创建和使用分离还有一个好处：防止用来实例化一个类的数据和代码在多个类中到处都是，可以将有关创建的知识搬移到一个工厂类中，这在Joshua Kerievsky的《重构与模式》一书中有专门的一节来进行介绍。因为有时候我们创建一个对象不只是简单调用其构造函数，还需要设置一些参数，可能还需要配置环境，如果将这些代码散落在每一个创建对象的客户类中，势必会出现代码重复、创建蔓延的问题，而这些客户类其实无须承担对象的创建工作，它们只需使用已创建好的对象就可以了。此时，可以引入工厂类来封装对象的创建逻辑和客户代码的实例化/配置选项。

      使用工厂类还有一个“不是特别明显的”优点，一个类可能拥有多个构造函数，而在Java、C#等语言中构造函数名字都与类名相同，客户端只能通过传入不同的参数来调用不同的构造函数创建对象，从构造函数和参数列表中也许大家根本不了解不同构造函数所构造的产品的差异。但如果将对象的创建过程封装在工厂类中，我们可以提供一系列名字完全不同的工厂方法，每一个工厂方法对应一个构造函数，客户端可以以一种更加可读、易懂的方式来创建对象，而且，从一组工厂方法中选择一个意义明确的工厂方法，比从一组名称相同参数不同的构造函数中选择一个构造函数要方便很多。如图2所示：

       在图2中，矩形工厂类RectangleFactory提供了两个工厂方法createRectangle()和createSquare()，一个用于创建长方形，一个用于创建正方形，这两个方法比直接通过构造函数来创建长方形或正方形对象意义更加明确，也在一定程度上降低了客户端调用时出错的概率。

 

****************************************为什么要引入工厂类，大家可参见：创建对象与使用对象——谈谈工厂的作用。****************************************************************************************

 

2、简单工厂模式

    2、1定义

 简单工厂模式(Simple Factory Pattern)：定义一个工厂类，它可以根据参数的不同返回不同类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。因为在简单工厂模式中用于创建实例的方法是静态(static)方法，因此简单工厂模式又被称为静态工厂方法(Static Factory Method)模式，它属于类创建型模式。

自己话解释：定义一个工厂类，在工厂类中定义一个工厂方法，根据传入工厂方法的值不同，确定创建出的对象的不同，创建对象还是用new，只不过将创建对象的任务交给了工厂类，而不是产品本身。

　　另外将具体的产品进行抽象，抽象出产品类，便于工厂方法返回一个产品类的对象。

 

2、2举例

为了将Chart类的职责分离，同时将Chart对象的创建和使用分离，Sunny软件公司开发人员决定使用简单工厂模式对图表库进行重构，重构后的结构如图2所示：

图2 图表库结构图

在图2中，Chart接口充当抽象产品类，其子类HistogramChart、PieChart和LineChart充当具体产品类，ChartFactory充当工厂类。完整代码如下所示：

//抽象图表接口：抽象产品类  
interface Chart {  
    public void display();  
}  

//柱状图类：具体产品类  
class HistogramChart implements Chart {  
    public HistogramChart() {  
        System.out.println("创建柱状图！");  
    }  

    public void display() {  
        System.out.println("显示柱状图！");  
    }  
}  

//饼状图类：具体产品类  
class PieChart implements Chart {  
    public PieChart() {  
        System.out.println("创建饼状图！");  
    }  

    public void display() {  
        System.out.println("显示饼状图！");  
    }  
}  

//折线图类：具体产品类  
class LineChart implements Chart {  
    public LineChart() {  
        System.out.println("创建折线图！");  
    }  

    public void display() {  
        System.out.println("显示折线图！");  
    }  
}  

//图表工厂类：工厂类  
class ChartFactory {  
    //静态工厂方法  
    public static Chart getChart(String type) {  
        Chart chart = null;  
        if (type.equalsIgnoreCase("histogram")) {  
            chart = new HistogramChart();  
            System.out.println("初始化设置柱状图！");  
        }  
        else if (type.equalsIgnoreCase("pie")) {  
            chart = new PieChart();  
            System.out.println("初始化设置饼状图！");  
        }  
        else if (type.equalsIgnoreCase("line")) {  
            chart = new LineChart();  
            System.out.println("初始化设置折线图！");              
        }  
        return chart;  
    }  
}

 

编写如下客户端测试代码：

class Client {  
    public static void main(String args[]) {  
        Chart chart;  
        chart = ChartFactory.getChart("histogram"); //通过静态工厂方法创建产品  
        chart.display();  
    }  
}

 

编译并运行程序，输出结果如下：

创建柱状图！
初始化设置柱状图！
显示柱状图！

在客户端测试类中，我们使用工厂类的静态工厂方法创建产品对象，如果需要更换产品，只需修改静态工厂方法中的参数即可，例如将柱状图改为饼状图，只需将代码：

chart = ChartFactory.getChart("histogram");

 

改为：

chart = ChartFactory.getChart("pie");

 

编译并运行程序，输出结果如下：

创建饼状图！
初始化设置饼状图！
显示饼状图！

 

 2、3改进

　　因为每次修改使用对象时候都要修改客户端的配置，所以违反了开闭原则，需要改进

　　利用xml配置文件和java反射机制创建新的对象。

　　我们可以将静态工厂方法的参数存储在XML或properties格式的配置文件中，如下config.xml所示：

<?xml version="1.0"?>  
<config>  
    <chartType>histogram</chartType>  
</config>

　　再通过一个工具类XMLUtil来读取配置文件中的字符串参数，XMLUtil类的代码如下所示：

import javax.xml.parsers.*;  
import org.w3c.dom.*;  
import org.xml.sax.SAXException;  
import java.io.*;  

public class XMLUtil {  
    //该方法用于从XML配置文件中提取图表类型，并返回类型名  
    public static String getChartType() {  
        try {  
            //创建文档对象  
            DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();  
            DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();  
            Document doc;                             
            doc = builder.parse(new File("config.xml"));   

            //获取包含图表类型的文本节点  
            NodeList nl = doc.getElementsByTagName("chartType");  
            Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();  
            String chartType = classNode.getNodeValue().trim();  
            return chartType;  
        }     
        catch(Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
            return null;  
        }  
    }  
}

　　最终客户端的代码改为：

class Client {  
    public static void main(String args[]) {  
        Chart chart;  
        String type = XMLUtil.getChartType(); //读取配置文件中的参数  
        chart = ChartFactory.getChart(type); //创建产品对象  
        chart.display();  
    }  
}

 　　3、主要优缺点以及适用场合

　　优点：

简单工厂模式的主要优点如下：

(1) 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。

(2) 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。

(3) 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。

　　缺点：

简单工厂模式的主要缺点如下：

(1) 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。

(2) 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。

(3) 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。

(4) 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。（无法在被拓展）

 

　　适用场合：

在以下情况下可以考虑使用简单工厂模式：

(1) 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。

(2) 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。