设计模式之工厂方法模式及在源码中的应用

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工厂方法

在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式，复杂对象适合使用工厂方法模式，用 new 就可以完成创建的对象无需使用工厂方法模式。

优点：降低了对象之间的耦合度，工厂模式依赖于抽象的架构，其将实例化的任务交由子类去完成，有非常好的扩展性。
缺点：每次为工厂方法添加新的产品时就要编写一个新的产品类，同还要引入抽象层，必然会导致代码类结构的复杂化。

工厂方法模式的通用模式代码如下：

  1. 抽象工厂方法（核心），具体生产什么由子类去实现：

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    public abstract class Factory {
        public abstract Product createProduct();
    }

  2. 具体工厂类（实现了具体业务逻辑）：

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    public class ConcreteFactory extends Factory{
        @Override
        public Product createProduct() {
            return new ConcreteProductA(); // 返回具体的产品对象
            //return new ConcreteProductB(); // 返回具体的产品对象
        }
    }

  3. 抽象产品类，由具体的产品类去实现：

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    public abstract class Product {
        public abstract void method();
    }

  4. 具体产品类（包含ConcreteProductA、ConcreteProductB等）：

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    public class ConcreteProductA extends Product {
        @Override
        public void method() {
            System.out.println("ConcreteProductA method");
        }
    }
    public class ConcreteProductB extends Product {
        @Override
        public void method() {
            System.out.println("ConcreteProductB method");
        }
    }

  5. 测试程序：

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    @Test
    public void factoryTest() throws Exception {
        Factory factory = new ConcreteFactory();
        Product product = factory.createProduct();
        product.method();
    }

输出：ConcreteProductA method

这种方式比较常见，需要哪个就生产哪个，有时候还可以利用反射的方式更加简洁地来生产具体产品对象，此时，需要在工厂方法的参数列表中传入一个 Class 类来决定是哪一个产品类：

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public abstract class Factory {
    /**
     * @param clz 产品对象类类型
     * @param <T> 具体的产品对象
     * @return
     */
    public abstract <T extends Product> T createProduct(Class<T> clz);
}

对应的具体工厂类则通过反射获取类的实例即可：

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public class ConcreteFactory extends Factory{
    @Override
    public <T extends Product> T createProduct(Class<T> clz) {
        Product p = null;
        try {
            p = (Product) Class.forName(clz.getName()).newInstance();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return (T) p;
    }
}

再看一下测试代码的实现：

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@Test
public void factoryTest() throws Exception {
    Factory factory = new ConcreteFactory();
    Product product = factory.createProduct(ConcreteProductA.class);
    product.method();
    Product product = factory.createProduct(ConcreteProductA.class);
    product.method();
}

输出：
ConcreteProductA method
ConcreteProductB method

需要哪个类的对象传入哪一个类即可，这种方法比较简洁、动态。如果不喜欢这一种，也可以尝试为每一个产品都定义一个具体的工厂，各司其职，像拥有多个工厂的方式我们称为多工厂方法模式，同样当我们的工厂类只有一个的时候，我们还可以简化掉抽象类，只需要将对应的工厂方法给为静态方法即可：

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public class Factory {
    public static Product createProduct() {
        return new ConcreteProductA();
    }
}

源码中的应用

工厂方法模式应用很广泛，开发中使用到的数据结构中就隐藏着对工厂方法模式的应用，例如 List、Set，List、Set 继承自 Collection 接口，而 Collection 接口继承于 Iterable 接口：

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public interface Iterable<T> {
    Iterator<T> iterator();
}

这意味着 List、Set 接口也会继承 iterator() 方法，下面以 ArrayList 为例进行分析：
ArrayList 中 iterator() 方法的实现就是构造并返回一个迭代器对象：

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public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
    public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }
    // 迭代器
    private class Itr implements Iterator<E> {
        protected int limit = java.util.ArrayList.this.size;
        int cursor;       // index of next element to return
        int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
        int expectedModCount = modCount;
        public boolean hasNext() {
            return cursor < limit;
        }
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public E next() {
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            int i = cursor;
            if (i >= limit)
                throw new NoSuchElementException();
            Object[] elementData = java.util.ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length)
                throw new ConcurrentModificationException();
            cursor = i + 1;
            return (E) elementData[lastRet = i];
        }
        public void remove() {
            if (lastRet < 0)
                throw new IllegalStateException();
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            try {
                java.util.ArrayList.this.remove(lastRet);
                cursor = lastRet;
                lastRet = -1;
                expectedModCount = modCount;
                limit--;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
        // 代码省略
    }
    // 代码省略
}

其中的 iterator() 方法其实就相当于一个工厂方法，专为 new 对象而生，构造并返回一个具体的迭代器。

其实Android中对工厂方法模式的应用更多，先看如下代码：

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public class AActivity extends Activity{
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState){
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(new LinearLayout(this));
    }
}

实际上，onCreate方法就相当于一个工厂方法，因为LinearLayout是一个ViewGroup，而ViewGroup又继承于View，简单地说，所有控件都是View的子类。在AActivity的onCreate方法中构造一个View对象，并设置为当前的ContentView返回给framework处理，如果现在又有一个BActivity，这时又在onCreate方法中通过setContentView方法设置另外不同的View，这是不是一个工厂模式的结构呢，其实设计模式离我们非常近！！！