设计模式：工厂方法模式

导读

工厂方法模式是所有设计模式中比较常用的一种模式，但是真正能搞懂用好的少之又少，Spring底层大量的使用该设计模式来进行封装，以致开发者阅读源代码的时候晕头转向。
今天陈某分别从以下五个方面详细讲述一下工厂方法模式：
1. 从什么是工厂方法模式
2. 通用框架实现
3. 工厂方法模式的优点
4. 工厂方法模式的升级
5. Spring底层如何使用工厂方法模式

什么是工厂方法模式？

定义：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。
工厂方法模式通用类图如下：
在工厂方法模式中，抽象产品Product负责定义产品的特性，实现对事物的抽象定义。
AbstractFactory是抽象工厂类，定义了一个抽象工厂方法。具体的如何创建产品由工厂实现类ConcreteFactory完成。

通用框架实现

工厂方法模式的变种有很多，陈某给出一个比较实用的通用框架。

抽象产品类：

public abstract class Product {
    /**
     * 公共逻辑方法
     */
    public void method1(){}

    /**
     * 抽象方法：由子类实现，根据业务逻辑定义多个
     */
    public abstract void method2();
}

具体产品类1，继承抽象产品类，如下：

public class Product1 extends Product {
    /**
     * 实现抽象产品类的抽象方法
     */
    @Override
    public void method2() {

    }
}

具体产品类2，继承抽象产品类，如下：

public class Product2 extends Product {

    /**
     * 实现抽象产品类的抽象方法
     */
    @Override
    public void method2() {

    }
}

抽象工厂类，必须定义一个工厂方法来自己实现具体的创建逻辑，如下：

public abstract class AbstractFactory {
    /**
     * 工厂方法，需要子类实现
     * @param cls
     * @param <T>
     * @return
     */
    public abstract <T extends Product> T create(Class<T> cls);
}

具体工厂类，使用了反射对具体产品的实例化，如下：

public class ConcreteFactory extends AbstractFactory {
    @Override
    public <T extends Product> T create(Class<T> cls) {
        Product product=null;
        try{
            product= (Product) Class.forName(cls.getName()).newInstance();
        }catch (Exception ex){
            ex.printStackTrace();
        }
        return (T) product;
    }
}

测试如下：

public static void main(String[] args) {
        //创建具体工厂类
        ConcreteFactory factory = new ConcreteFactory();
        //调用工厂方法获取产品类1的实例
        Product1 product1 = factory.create(Product1.class);
        System.out.println(product1);
    }

以上是简单的一个通用框架，读者可以根据自己的业务在其上拓展。

工厂方法模式的优点

良好的封装性，代码结构清晰，调用者不用关系具体的实现过程，只需要提供对应的产品类名称即可。
易扩展性，在增加产品类的情况下，只需要适当的修改工厂类逻辑或者重新拓展一个工厂类即可。
屏蔽了产品类，产品类的变化调用者不用关心。比如在使用JDBC连接数据库时，只需要改动一个驱动的名称，数据库就会从Mysql切换到Oracle，极其灵活。

工厂方法模式的升级

在复杂的系统中，一个产品的初始化过程是及其复杂的，仅仅一个具体工厂实现可能有些吃力，此时最好的做法就是为每个产品实现一个工厂，达到一个工厂类只负责生产一个产品。
此时工厂方法模式的类图如下：

如上图，每个产品类都对应了一个工厂，一个工厂只负责生产一个产品，非常符合单一职责原则。

针对上述的升级过程，那么工厂方法中不需要传入抽象产品类了，因为一个工厂只负责一个产品的生产，此时的抽象工厂类如下：

public abstract class AbstractFactory {
    /**
     * 工厂方法，需要子类实现
     */
    public abstract <T extends Product> T create();
}

Spring底层如何使用工厂方法模式？

工厂方法模式在Spring底层被广泛的使用，陈某今天举个最常用的例子就是AbstractFactoryBean。
这个抽象工厂很熟悉了，这里不再讨论具体的作用。其实现了FactoryBean接口，这个接口中getObject()方法返回真正的Bean实例。

AbstractFactoryBean中的getObject()方法如下：

public final T getObject() throws Exception {
    //单例，从缓存中取，或者暴露一个早期实例解决循环引用
		if (isSingleton()) {
			return (this.initialized ? this.singletonInstance : getEarlySingletonInstance());
		}
    //多实例
		else { 
      //调用createInstance
			return createInstance();
		}
	}
  //创建对象
  protected abstract T createInstance() throws Exception;

从以上代码可以看出，创建对象的职责交给了createInstance这个抽象方法，由其子类去定制自己的创建逻辑。
下图显示了继承了AbstractFactoryBean的具体工厂类，如下：

其实与其说AbstractFactoryBean是抽象工厂类，不如说FactoryBean是真正的抽象工厂类，前者只是对后者的一种增强，完成大部分的可复用的逻辑。比如常用的sqlSessionFactoryBean只是简单的实现了FactoryBean，并未继承AbstractFactoryBean，至于结论如何，具体看你从哪方面看了。

总结

工厂方法模式是一种常见的设计模式，但是真正能够用的高级，用的透彻还是有些难度的，开发者所能做的就是在此模式基础上思考如何优化自己的代码，达到易扩展、封装性强的效果了。