1工厂模式.docx
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1工厂模式
1-工厂模式.txt单身很痛苦,单身久了更痛苦,前几天我看见一头母猪,都觉得它眉清目秀的什么叫残忍?
是男人,我就打断他三条腿;是公狗,我就打断它五条腿!
设计模式之Factory
板桥里人2002/10/07
定义:
提供创建对象的接口.
为何使用?
工厂模式是我们最常用的模式了,著名的Jive论坛,就大量使用了工厂模式,工厂模式在Java程序系统可以说是随处可见。
为什么工厂模式是如此常用?
因为工厂模式就相当于创建实例对象的new,我们经常要根据类Class生成实例对象,如Aa=newA()工厂模式也是用来创建实例对象的,所以以后new时就要多个心眼,是否可以考虑实用工厂模式,虽然这样做,可能多做一些工作,但会给你系统带来更大的可扩展性和尽量少的修改量。
我们以类Sample为例,如果我们要创建Sample的实例对象:
Samplesample=newSample();
可是,实际情况是,通常我们都要在创建sample实例时做点初始化的工作,比如赋值查询数据库等。
首先,我们想到的是,可以使用Sample的构造函数,这样生成实例就写成:
Samplesample=newSample(参数);
但是,如果创建sample实例时所做的初始化工作不是象赋值这样简单的事,可能是很长一段代码,如果也写入构造函数中,那你的代码很难看了(就需要Refactor重整)。
为什么说代码很难看,初学者可能没有这种感觉,我们分析如下,初始化工作如果是很长一段代码,说明要做的工作很多,将很多工作装入一个方法中,相当于将很多鸡蛋放在一个篮子里,是很危险的,这也是有背于Java面向对象的原则,面向对象的封装(Encapsulation)和分派(Delegation)告诉我们,尽量将长的代码分派“切割”成每段,将每段再“封装”起来(减少段和段之间偶合联系性),这样,就会将风险分散,以后如果需要修改,只要更改每段,不会再发生牵一动百的事情。
在本例中,首先,我们需要将创建实例的工作与使用实例的工作分开,也就是说,让创建实例所需要的大量初始化工作从Sample的构造函数中分离出去。
这时我们就需要Factory工厂模式来生成对象了,不能再用上面简单newSample(参数)。
还有,如果Sample有个继承如MySample,按照面向接口编程,我们需要将Sample抽象成一个接口.现在Sample是接口,有两个子类MySample和HisSample.我们要实例化他们时,如下:
Samplemysample=newMySample();
Samplehissample=newHisSample();
随着项目的深入,Sample可能还会"生出很多儿子出来",那么我们要对这些儿子一个个实例化,更糟糕的是,可能还要对以前的代码进行修改:
加入后来生出儿子的实例.这在传统程序中是无法避免的.
但如果你一开始就有意识使用了工厂模式,这些麻烦就没有了.
工厂方法
你会建立一个专门生产Sample实例的工厂:
publicclassFactory{
publicstaticSamplecreator(intwhich){
//getClass产生Sample一般可使用动态类装载装入类。
if(which==1)
returnnewSampleA();
elseif(which==2)
returnnewSampleB();
}
}
那么在你的程序中,如果要实例化Sample时.就使用
SamplesampleA=Factory.creator
(1);
这样,在整个就不涉及到Sample的具体子类,达到封装效果,也就减少错误修改的机会,这个原理可以用很通俗的话来比喻:
就是具体事情做得越多,越容易范错误.这每个做过具体工作的人都深有体会,相反,官做得越高,说出的话越抽象越笼统,范错误可能性就越少.好象我们从编程序中也能悟出人生道理?
呵呵.
使用工厂方法要注意几个角色,首先你要定义产品接口,如上面的Sample,产品接口下有Sample接口的实现类,如SampleA,其次要有一个factory类,用来生成产品Sample,如下图,最右边是生产的对象Sample:
进一步稍微复杂一点,就是在工厂类上进行拓展,工厂类也有继承它的实现类concreteFactory了。
抽象工厂
工厂模式中有:
工厂方法(FactoryMethod)抽象工厂(AbstractFactory).
这两个模式区别在于需要创建对象的复杂程度上。
如果我们创建对象的方法变得复杂了,如上面工厂方法中是创建一个对象Sample,如果我们还有新的产品接口Sample2.
这里假设:
Sample有两个concrete类SampleA和SamleB,而Sample2也有两个concrete类Sample2A和SampleB2
那么,我们就将上例中Factory变成抽象类,将共同部分封装在抽象类中,不同部分使用子类实现,下面就是将上例中的Factory拓展成抽象工厂:
publicabstractclassFactory{
publicabstractSamplecreator();
publicabstractSample2creator(Stringname);
}
publicclassSimpleFactoryextendsFactory{
publicSamplecreator(){
.........
returnnewSampleA
}
publicSample2creator(Stringname){
.........
returnnewSample2A
}
}
publicclassBombFactoryextendsFactory{
publicSamplecreator(){
......
returnnewSampleB
}
publicSample2creator(Stringname){
......
returnnewSample2B
}
}
从上面看到两个工厂各自生产出一套Sample和Sample2,也许你会疑问,为什么我不可以使用两个工厂方法来分别生产Sample和Sample2?
抽象工厂还有另外一个关键要点,是因为SimpleFactory内,生产Sample和生产Sample2的方法之间有一定联系,所以才要将这两个方法捆绑在一个类中,这个工厂类有其本身特征,也许制造过程是统一的,比如:
制造工艺比较简单,所以名称叫SimpleFactory。
在实际应用中,工厂方法用得比较多一些,而且是和动态类装入器组合在一起应用,
举例
我们以Jive的ForumFactory为例,这个例子在前面的Singleton模式中我们讨论过,现在再讨论其工厂模式:
publicabstractclassForumFactory{
privatestaticObjectinitLock=newObject();
privatestaticStringclassName="com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory";
privatestaticForumFactoryfactory=null;
publicstaticForumFactorygetInstance(Authorizationauthorization){
//Ifnovalidauthorizationpassedin,returnnull.
if(authorization==null){
returnnull;
}
//以下使用了Singleton单态模式
if(factory==null){
synchronized(initLock){
if(factory==null){
......
try{
//动态转载类
Classc=Class.forName(className);
factory=(ForumFactory)c.newInstance();
}
catch(Exceptione){
returnnull;
}
}
}
}
//Now,返回proxy.用来限制授权对forum的访问
returnnewForumFactoryProxy(authorization,factory,
factory.getPermissions(authorization));
}
//真正创建forum的方法由继承forumfactory的子类去完成.
publicabstractForumcreateForum(Stringname,Stringdescription)
throwsUnauthorizedException,ForumAlreadyExistsException;
....
}
因为现在的Jive是通过数据库系统存放论坛帖子等内容数据,如果希望更改为通过文件系统实现,这个工厂方法ForumFactory就提供了提供动态接口:
privatestaticStringclassName="com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory";
你可以使用自己开发的创建forum的方法代替com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory就可以.
在上面的一段代码中一共用了三种模式,除了工厂模式外,还有Singleton单态模式,以及proxy模式,proxy模式主要用来授权用户对forum的访问,因为访问forum有两种人:
一个是注册用户一个是游客guest,那么那么相应的权限就不一样,而且这个权限是贯穿整个系统的,因此建立一个proxy,类似网关的概念,可以很好的达到这个效果.
看看Java宠物店中的CatalogDAOFactory:
publicclassCatalogDAOFactory{
/**
*本方法制定一个特别的子类来实现DAO模式。
*具体子类定义是在J2EE的部署描述器中。
*/
publicstaticCatalogDAOgetDAO()throwsCatalogDAOSysException{
CatalogDAOcatDao=null;
try{
InitialContextic=newInitialContext();
//动态装入CATALOG_DAO_CLASS
//可以定义自己的CATALOG_DAO_CLASS,从而在无需变更太多代码
//的前提下,完成系统的巨大变更。
StringclassName=(String)ic.lookup(JNDINames.CATALOG_DAO_CLASS);
catDao=(CatalogDAO)Class.forName(className).newInstance();
}catch(NamingExceptionne){
thrownewCatalogDAOSysException("
CatalogDAOFactory.getDAO:
NamingExceptionwhile
gettingDAOtype:
\n"+ne.getMessage());
}catch(Exceptionse){
thrownewCatalogDAOSysException("
CatalogDAOFactory.getDAO:
Exceptionwhilegetting
DAOtype:
\n"+se.getMessage());
}
returncatDao;
}
}
CatalogDAOFactory是典型的工厂方法,catDao是通过动态类装入器className获得CatalogDAOFactory具体实现子类,这个实现子类在Java宠物店是用来操作catalog数据库,用户可以根据数据库的类型不同,定制自己的具体实现子类,将自己的子类名给与CATALOG_DAO_CLASS变量就可以。
由此可见,工厂方法确实为系统结构提供了非常灵活强大的动态扩展机制,只要我们更换一下具体的工厂方法,系统其他地方无需一点变换,就有可能将系统功能进行改头换面的变化。
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设计模式之Prototype(原型)
板桥里人2002/05/07
定义:
用原型实例指定创建对象的种类,并且通过拷贝这些原型创建新的对象.
Prototype模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象,根本无需知道任何如何创建的细节,工作原理是:
通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象,这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建。
如何使用?
因为Java中的提供clone()方法来实现对象的克隆(具体了解clone()按这里),所以Prototype模式实现一下子变得很简单.
以勺子为例:
publicabstractclassAbstractSpoonimplementsCloneable
{
StringspoonName;
publicvoidsetSpoonName(StringspoonName){this.spoonName=spoonName;}
publicStringgetSpoonName(){returnthis.spoonName;}
publicObjectclone()
{
Objectobject=null;
try{
object=super.clone();
}catch(CloneNotSupportedExceptionexception){
System.err.println("AbstractSpoonisnotCloneable");
}
returnobject;
}
}
有两个具体实现(ConcretePrototype):
publicclassSoupSpoonextendsAbstractSpoon
{
publicSoupSpoon()
{
setSpoonName("SoupSpoon");
}
}
publicclassSaladSpoonextendsAbstractSpoon
{
publicSaladSpoon()
{
setSpoonName("SaladSpoon");
}
}
调用Prototype模式很简单:
AbstractSpoonspoon=newSoupSpoon();
AbstractSpoonspoon=newSaladSpoon();
当然也可以结合工厂模式来创建AbstractSpoon实例。
在Java中Prototype模式变成clone()方法的使用,由于Java的纯洁的面向对象特性,使得在Java中使用设计模式变得很自然,两者已经几乎是浑然一体了。
这反映在很多模式上,如Interator遍历模式。
进入论坛讨论
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设计模式之Builder
板桥里人2002/05/07
Builder模式定义:
将一个复杂对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示.
Builder模式是一步一步创建一个复杂的对象,它允许用户可以只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们.用户不知道内部的具体构建细节.Builder模式是非常类似抽象工厂模式,细微的区别大概只有在反复使用中才能体会到.
为何使用?
是为了将构建复杂对象的过程和它的部件解耦.注意:
是解耦过程和部件.
因为一个复杂的对象,不但有很多大量组成部分,如汽车,有很多部件:
车轮方向盘发动机还有各种小零件等等,部件很多,但远不止这些,如何将这些部件装配成一辆汽车,这个装配过程也很复杂(需要很好的组装技术),Builder模式就是为了将部件和组装过程分开.
如何使用?
首先假设一个复杂对象是由多个部件组成的,Builder模式是把复杂对象的创建和部件的创建分别开来,分别用Builder类和Director类来表示.
首先,需要一个接口,它定义如何创建复杂对象的各个部件:
publicinterfaceBuilder{
//创建部件A 比如创建汽车车轮
voidbuildPartA();
//创建部件B比如创建汽车方向盘
voidbuildPartB();
//创建部件C比如创建汽车发动机
voidbuildPartC();
//返回最后组装成品结果(返回最后装配好的汽车)
//成品的组装过程不在这里进行,而是转移到下面的Director类中进行.
//从而实现了解耦过程和部件
ProductgetResult();
}
用Director构建最后的复杂对象,而在上面Builder接口中封装的是如何创建一个个部件(复杂对象是由这些部件组成的),也就是说Director的内容是如何将部件最后组装成成品:
publicclassDirector{
privateBuilderbuilder;
publicDirector(Builderbuilder){
this.builder=builder;
}
//将部件partApartBpartC最后组成复杂对象
//这里是将车轮方向盘和发动机组装成汽车的过程
publicvoidconstruct(){
builder.buildPartA();
builder.buildPartB();
builder.buildPartC();
}
}
Builder的具体实现ConcreteBuilder:
通过具体完成接口Builder来构建或装配产品的部件;
定义并明确它所要创建的是什么具体东西;
提供一个可以重新获取产品的接口:
publicclassConcreteBuilderimplementsBuilder{
PartpartA,partB,partC;
publicvoidbuildPartA(){
//这里是具体如何构建partA的代码
};
publicvoidbuildPartB(){
//这里是具体如何构建partB的代码
};
publicvoidbuildPartC(){
//这里是具体如何构建partB的代码
};
publicProductgetResult(){
//返回最后组装成品结果
};
}
复杂对象:
产品Product:
publicinterfaceProduct{}
复杂对象的部件:
publicinterfacePart{}
我们看看如何调用Builder模式:
ConcreteBuilderbuilder=newConcreteBuilder();
Directordirector=newDirector(builder);
director.construct();
Productproduct=builder.getResult();
Builder模式的应用
在Java实际使用中,我们经常用到"池"(Pool)的概念,当资源提供者无法提供足够的资源,并且这些资源需要被很多用户反复共享时,就需要使用池.
"池"实际是一段内存,当池中有一些复杂的资源的"断肢"(比如数据库的连接池,也许有时一个连接会中断),如果循环再利用这些"断肢",将提高内存使用效率,提高池的性能.修改Builder模式中Director类使之能诊断"断肢"断在哪个部件上,再修复这个部件.
具体英文文章见:
Recyclebrokenobjectsinresourcepools
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设计模式之Singleton(单态)
板桥里人2002/05/07
定义:
Singleton模式主要作用是保证在Java应用程序中,一个类Class只有一个实例存在。
在很多操作中,比如建立目录数据库连接都需要这样的单线程操作。
还有,singleton能够被状态化;这样,多个单态类在一起就可以作为一个状态仓库一样向外提供服务,比如,你要论坛中的帖子计数器,每次浏览一次需要计数,单态类能否保持住这个计数,并且能synchronize的安全自动加1,如果你要把这个数字永久保存到数据库,你可以在不修改单态接口的情况下方便的做到。
另外方面,Singleton也能够被无状态化。
提供工具性质的功能,
Singleton模式就为我们提供了这样实现的可能。
使用Singleton的好处还在于可以节省内存,因为它限制了实例的个数,有利于Java垃圾回收(garbagecollection)。
我们常常看到工厂模式中类装入器(classloader)中也用Singleton模式实现的,因为被装入的类实际也属于资源。
如何使用?
一般Singleton模式通常有几种形式:
pub