第 5 章 工厂方法模式【Factory Method Pattern】

女娲补天的故事大家都听说过吧，今天不说这个，说女娲创造人的故事，可不是“造人”的工作，这

个词被现代人滥用了。这个故事是说，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，黄色人种！【备注:RB 人

不属此列】

这个过程还是比较有意思的，先看看类图：（之前在论坛上有兄弟建议加类图和源文件，以后的模式都

会加上去，之前的会一个一个的补充，目的是让大家看着舒服，看着愉悦，看着就想要，就像是看色情小

说一样，目标，目标而已，能不能实现就看大家给我的信心了）



那这个过程我们就用程序来表现，首先定义一个人类的总称：

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第 20 页

package com.cbf4life;

/**

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* 定义一个人类的统称

*/

public interface Human {

//首先定义什么是人类

//人是愉快的，会笑的，本来是想用smile表示，想了一下laugh更合适，好长时间没有大笑了；

public void laugh();

//人类还会哭，代表痛苦

public void cry();

//人类会说话

public void talk();

}

然后定义具体的人种：

package com.cbf4life;

/**

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* 黄色人种，这个翻译的不准确，将就点吧

*/

public class YellowHuman implements Human {

public void cry() {

System.out.println("黄色人种会哭");

}

public void laugh() {

System.out.println("黄色人种会大笑，幸福呀！");

}

public void talk() {

System.out.println("黄色人种会说话，一般说的都是双字节");

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}

}

白色人种：

package com.cbf4life;

/**

* @author cbf4Life cbf4life@126.com

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* 白色人种

*/

public class WhiteHuman implements Human {

public void cry() {

System.out.println("白色人种会哭");

}

public void laugh() {

System.out.println("白色人种会大笑，侵略的笑声");

}

public void talk() {

System.out.println("白色人种会说话，一般都是但是单字节！");

}

}

黑色人种：

package com.cbf4life;

/**

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* 黑色人种，记得中学学英语，老师说black man是侮辱人的意思，不懂，没跟老外说话

*/

public class BlackHuman implements Human {

public void cry() {

System.out.println("黑人会哭");

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第 22 页

}

public void laugh() {

System.out.println("黑人会笑");

}

public void talk() {

System.out.println("黑人可以说话，一般人听不懂");

}

}

人种也定义完毕了，那我们把八卦炉定义出来：

package com.cbf4life;

import java.util.List;

import java.util.Random;

/**

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* 今天讲女娲造人的故事，这个故事梗概是这样的：

* 很久很久以前，盘古开辟了天地，用身躯造出日月星辰、山川草木，天地一片繁华

* One day，女娲下界走了一遭，哎！太寂寞，太孤独了，没个会笑的、会哭的、会说话的东东

* 那怎么办呢？不用愁，女娲，神仙呀，造出来呀，然后捏泥巴，放八卦炉（后来这个成了太白金星的宝

贝）中烤，于是就有了人：

* 我们把这个生产人的过程用Java程序表现出来：

*/

public class HumanFactory {

//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 {

human = (Human)Class.forName(c.getName()).newInstance(); //产生一个

人种

} catch (InstantiationException e) {//你要是不说个人种颜色的话，没法烤，要白的

黑，你说话了才好烤

System.out.println("必须指定人种的颜色");

} catch (IllegalAccessException e) { //定义的人种有问题，那就烤不出来了，这是...

您的设计模式

第 23 页

System.out.println("人种定义错误！");

} catch (ClassNotFoundException e) { //你随便说个人种，我到哪里给你制造去？！

System.out.println("混蛋，你指定的人种找不到！");

}

return human;

}

}

然后我们再把女娲声明出来：

package com.cbf4life;

/**

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* 首先定义女娲，这真是额的神呀

*/

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，黄色人种（不写黄人，免得引起歧义），备注：RB人不属

于此列

System.out.println("\n\n------------造出的第三批人是这样的：黄色人种

-----------------");

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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？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：

package com.cbf4life;

import java.util.List;

import java.util.Random;

public class HumanFactory {

//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

您的设计模式

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try {

human = (Human)Class.forName(c.getName()).newInstance(); //产生一个

人种

} catch (InstantiationException e) {//你要是不说个人种颜色的话，没法烤，要白的

黑，你说话了才好烤

System.out.println("必须指定人种的颜色");

} catch (IllegalAccessException e) { //定义的人种有问题，那就烤不出来了，这是...

System.out.println("人种定义错误！");

} catch (ClassNotFoundException e) { //你随便说个人种，我到哪里给你制造去？！

System.out.println("混蛋，你指定的人种找不到！");

}

return human;

}

//女娲生气了，把一团泥巴塞到八卦炉，哎产生啥人种就啥人种

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，多少个人种

List<Class> concreteHumanList =

ClassUtils.getAllClassByInterface(Human.class); //定义了多少人种

//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：

package com.cbf4life;

/**

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* 首先定义女娲，这真是额的神呀

*/

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第 26 页

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，黄色人种（不写黄人，免得引起歧义），备注：RB人不属

于此列

System.out.println("\n\n------------造出的第三批人是这样的：黄色人种

-----------------");

Human yellowHuman = HumanFactory.createHuman(YellowHuman.class);

yellowHuman.cry();

yellowHuman.laugh();

yellowHuman.talk();

//女娲烦躁了，爱是啥人种就是啥人种，烧吧

for(int i=0;i<10000000000;i++){

System.out.println("\n\n------------随机产生人种了-----------------" +

i);

Human human = HumanFactory.createHuman();

human.cry();

human.laugh();

human.talk();

}

}

}

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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：

package com.cbf4life;

import java.io.File;

import java.io.IOException;

import java.net.URL;

import java.util.ArrayList;

import java.util.Enumeration;

import java.util.List;

/**

* @author cbf4Life cbf4life@126.com I'm glad to share my knowledge with you

* all.

*

*/

@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();

}

您的设计模式

第 28 页

}

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;

}

您的设计模式

第 29 页

}

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

个人种，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：

package com.cbf4life.advance;

import java.util.HashMap;

/**

* @author cbf4Life cbf4life@126.com

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*/

@SuppressWarnings("all")

public class HumanFactory {

//定义一个MAP,初始化过的Human对象都放在这里

您的设计模式

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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) {//你要是不说个人种颜色的话，没法烤，要白的

黑，你说话了才好烤

System.out.println("必须指定人种的颜色");

} catch (IllegalAccessException e) { //一定定义的人种有问题，那就烤不出来了，

这是...

System.out.println("人种定义错误！");

} catch (ClassNotFoundException e) { //你随便说个人种，我到哪里给你制造去？！

System.out.println("混蛋，你指定的人种找不到！");

}

return human;

}

}

很简单，就加上了黄色那部分的代码，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。