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Java设计模式：工厂模式
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问题提出
Java的工厂模式与现实生活中的工厂的模型是很相似的。工厂是用来做什么？当然是用来生成产品。因此在Java的工厂模式的关键点就是如何描述好产品和工厂这2个角色之间的关系。
下面来仔细描述一下不同的关系以及对应的设计模式
1）单一产品系，工厂只生产一种类型的产品
让我们简单构思一下简单的工厂生产模型，既然只有一个产品，那只需要一个车间就好了，一个车间分别生产三种不同种类的小汽车。好，下面看看简单工厂的设计模式。
//定义小汽车接口：ICar.java
public interface ICar {
}
public class TopCar implements ICar {
}
public class MidCar implements ICar {
}
public class LowCar implements ICar {
}
public class CarSimpleFactory {
public static final String TOPTYPE = "toptype";
public static final String MIDTYPE = "midtype";
public static final String LOWTYPE = "lowtype"; private CarSimpleFactory(){ }
public static ICar create(String mark){
ICar obj = null;
if(mark.equals(TOPTYPE)){
obj = new TopCar();
}
else if(mark.equals(MIDTYPE)){
obj = new MidCar();
}
else if(mark.equals(LOWTYPE)){
obj = new LowCar();
}
return obj;
}
}
简单工厂功能类编写步骤：
1.编写抽象产品接口
2.编写具体产品子类
3.编写工厂类。简单工厂类的特点，它是一个具体的类，非接口型抽象类。有一个重要的create()方法，并且用if...else或者switch开发创建所需产品。因为可以把这个简单工厂类实现成一个工具类，所以直接用静态方法就可以了，如有必要甚至可以把构造方法私有化。
下面考虑一种情形，工厂扩张啦！可以加工生产超级高档型的汽车。在上面的生产模式下要怎么修改呢？
1）新增ICar子类SuperCar
2）修改工厂类SimpleCarFactory中的create()方法，添加判断分支。
子类SuperCar的添加是必然的，然而能不能不用修改工厂类呢？
或者从另一个角度分析，在一个生产线上生产几种不同种类的产品，这样我们还需要对每个产品加以判断种类来分类。当然，假若只有2种种类要区分，这样当然没问题，但是若是有多个种类要区分呢？显然，不能在一条生产线上生产多种种类的产品！那意味着对于每一种种类我们都需要一条生产线。这就是所谓的工厂模式！
public abstract class AbstractFactory {
public abstract ICar create();
}
public class LowFactory extends AbstractFactory {
public ICar create(){
return new LowCar();
}
}
public class MidFactory extends AbstractFactory {
public ICar create(){
return new MidCar();
}
}
public class TopFactory extends AbstractFactory {
public ICar create(){
return new TopCar();
}
}
而观察代码，只要有ICar.java,AbstractFactory.java这两个文件，其他具体产品类，工厂类源文件没有，编译也能通过。
对于AbstractFactory，可以定义为抽象类，也可以定义为接口。这里的create()是抽象方法，没参数，表明在具体的子类工厂中创建某个具体产品。
工厂方法的主要特征是：当需求分析发生变化是，只需要增加和删除相应的类，而不是修改已有的类。例如添加超高档的小汽车，只需要增加SuperCar以及SuperFactory两个类即可。所以工厂方法更易于软件的二次开发以及维护。
当然啦，一个工厂很有可能不止生成一种产品。下面看看多产品系。
2）多产品系，特征相同
UML图与工厂模式基本没什么区别，这里就不再画了。
一般来说，简单工厂和工厂模式都是单产品系的，而对于上面这种架构，称之为抽象工厂。但从本质上来说，抽象工厂和工厂模式是统一的。这里就不再述说。
3）多产品系，部分特征相同
public abstract class AbstractFactory {
/**
* 多产品系，小汽车和公共汽车都有高，中档类型，小汽车有低档类型，而公共汽车没有
*/
}
public abstract class AbstractFactory1 extends AbstractFactory {
public abstract ICar createCar(); //产生小汽车对象
public abstract IBus createBus(); //产生公共汽车对象
}
public abstract class AbstractFactory2 extends AbstractFactory {
public abstract ICar createCar(); //产生小汽车对象
}
这里着重看看AbstractFactory，AbstractFactory1，AbstractFactory2.
1）具有相同特征的小汽车和公共汽车放在相同的工厂里面
2）该类也是抽象类，表明“特征是多个”。这里特征表示“高中低档”。
工厂模式大概就讲到这里，看到这里，相信很多人都有一种，工厂模式原来也不过如此。但是，个人觉得无论什么设计模式，看上去都似乎很好理解很容易。但是，当遇到问题需要自己分析设计的时候，就顿时没了头绪。
原因大概有2个，一是对这种设计模式还并不是十分熟悉和理解，二当然就是没有实践过。闲话不多说，下面让我们操刀实践一波。
例子：编写读文件功能。读取文本文件，包括GBK，UTF-8.编码下的文本文件，要求获得全文内容；读取图像文件，包括BMP，GIF，JPG文件，要求获得图像宽度，长度，每一点的三基色信息。
代码如下：
读取文本文件方法需要两个参数：文件名和编码方式；而读取图像文件需要一个参数：文件名。而根据题意，两种读取文件返回值类型有所差异。
如何用接口屏蔽方法参数个数，返回值类型的差异，是定义接口的关键。
public interface IRead<T> {
//如何用接口屏蔽方法参数个数，返回值类型的差异，这是定义接口的关键
T read(String ... in);
}
package factoryModel.explorer2;import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;/**
* Created by lenovo on 2017/4/17.
*/
public class TextRead implements IRead<String> { //读文本文件
public String read(String ... in){ //可输入0或者多个参数
String result = null; //result是结果串
try{
File file = new File(in[0]); //in[0]代表文件名
long len = file.length();
FileInputStream input = new FileInputStream(in[0]);
byte buf[] = new byte[(int)len];
input.read(buf);
result = new String(buf,in[1]); //按照in[1]编码方式转化为可见字符串
input.close();
}
catch (Exception ex){
System.out.println(ex.getMessage());
}
return result;
}
}
package factoryModel.explorer2;/**
* Created by lenovo on 2017/4/17.
*/
public class ImageInfo {
private int width; //图像宽度
private int height; //图像高度
private int r[][]; //红色分量
private int g[][]; //绿色分量
private int b[][]; //蓝色分量 public int getWidth() {
return width;
} public void setWidth(int width) {
this.width = width;
} public int getHeight() {
return height;
} public void setHeight(int height) {
this.height = height;
} public int[][] getR() {
return r;
} public int[][] getG() {
return g;
} public int[][] getB() {
return b;
} public void setRGB(int rgb[]){
r = new int [height][width];
g = new int [height][width];
b = new int [height][width];
int pos = 0;
for(int i=0;i<height;i++){
pos = width*i;
for(int j=0;j<width;j++){
r[i][j] = (rgb[pos+j]&0xff0000)>>16;
g[i][j] = (rgb[pos+j]&0x00ff00)>>8;
b[i][j] = (rgb[pos+j]&0x0000ff);
}
}
}}
package factoryModel.explorer2;import javax.imageio.ImageIO;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.File;
import java.io.IOException;/**
* Created by lenovo on 2017/4/17.
*/
public class ImageRead implements IRead<ImageInfo> {
public ImageInfo read(String... in){
BufferedImage bi = null;
File f = new File(in[0]);
try{
bi = ImageIO.read(f);
}
catch (IOException ex){
ex.printStackTrace();
}
int width = bi.getWidth();
int height = bi.getHeight();
int rgb[] = new int[width*height]; bi.getRGB(0,0,width,height,rgb,width,height); //将图像数据读到result缓存区
ImageInfo imageInfo = new ImageInfo();
imageInfo.setHeight(height);
imageInfo.setWidth(width);
return imageInfo;
}
}
public abstract class AbstractFactory {
//定义抽象工厂
public abstract IRead create();
}
public class TextFactory extends AbstractFactory {
public IRead create(){
return new TextRead();
}
}
public class ImageFactory extends AbstractFactory {
public IRead create(){
return new ImageRead();
}
}
对于上面抽象工厂类其实并不够完善，如何选择具体工厂类没有体现。解决方法有两种。一是像简单工厂那样添加选择分支。二是使用反射。
下面的代码是使用了反射技术
public abstract class AbstractFactory {
public abstract IRead create();
static AbstractFactory create(String className){
AbstractFactory factory = null;
try{
Class c = Class.forName(className);
factory = (AbstractFactory)c.newInstance();
}
catch (Exception ex){
ex.printStackTrace();
}
return factory;
}
}
运用反射技术，实现了更加灵活的自动工厂选择功能。当添加新具体工厂类的时候，不需要修改AbstractFactory类。
