Java工廠模式怎么動態選擇對象

本文小編為大家詳細介紹“Java工廠模式怎么動態選擇對象”，內容詳細，步驟清晰，細節處理妥當，希望這篇“Java工廠模式怎么動態選擇對象”文章能幫助大家解決疑惑，下面跟著小編的思路慢慢深入，一起來學習新知識吧。

小菜鳥的問題

直接上例子說明，設計一個日志記錄的功能，但是支持記錄到不同的地方，例如：

• 內存中

• 磁盤上的文件

• 數據庫

• 百度網盤等遠程存儲服務

面對這么一個需求，你會怎么做呢？我們先來看看小菜鳥的做法吧。

小菜鳥創建了一個Logger類

class Logger {
    public void log(String message, String loggerMedium) {}
}

小菜鳥想都不想，直接一通if else。

class Logger {
    public void log(String message, String loggerMedium) {
        if (loggerMedium.equals("MEMORY")) {
            logInMemory(message);
        } else if (loggerMedium.equals("FILE")) {
            logOnFile(message);
        } else if (loggerMedium.equals("DB")) {
            logToDB(message);
        } else if (loggerMedium.equals("REMOTE_SERVICE")) {
            logToRemote(message);
        }
    }

    private void logInMemory(String message) {
        // Implementation
    }

    private void logOnFile(String message) {
        // Implementation
    }

    private void logToDB(String message) {
        // Implementation
    }

    private void logToRemote(String message) {
        // Implementation
    }
}

現在突然說要增加一種存儲介質FLASH_DRIVE，就要改了這個類？不拍改錯嗎？也不符合“開閉原則”，而且隨著存儲介質變多，類也會變的很大，小菜鳥懵逼了，不知道怎么辦？

有沒有更好的方法呢

這時候小菜鳥去找你幫忙，你一頓操作，改成了下面這樣：

class InMemoryLog {
    public void logToMemory(String message) {
        // Implementation
    }
}

class FileLog {
    public void logToFile(String message) {
        //Implementation
    }
}

class DBLog {
    public void logToDB(String message) {
        // Implementation
    }
}

class RemoteServiceLog {
    public void logToService(String message) {
        // Implementation
    }
}

class Logger {
    private InMemoryLog mLog;
    private FileLog fLog;
    private DBLog dbLog;
    private RemoteServiceLog sLog;
    
    public Logger() {
        mLog = new InMemoryLog();
        fLog = new FileLog();
        dbLog = new DBLog();
        sLog = new RemoteServiceLog();
    }

    public void log(String message, String loggerMedium) {
        if (loggerMedium.equals("MEMORY")) {
            mLog.logToMemory(message);
        } else if (loggerMedium.equals("FILE")) {
            fLog.logToFile(message);
        } else if (loggerMedium.equals("DB")) {
            dbLog.logToDB(message);
        } else if (loggerMedium.equals("REMOTE_SERVICE")) {
            sLog.logToService(message);
        }
    }
}

在這個實現中，你已經將單獨的代碼分離到它們對應的文件中，但是Logger類與存儲介質的具體實現緊密耦合，如FileLog、DBLog等。隨著存儲介質的增加，類中將引入更多的實例Logger。

還有什么更好的辦法嗎

你想了想，上面的實現都是直接寫具體的實現類，是面向實現編程，更合理的做法是面向接口編程，接口意味著協議，契約，是一種更加穩定的方式。

定義一個日志操作的接口

public interface LoggingOperation {
    void log(String message);
}

實現這個接口

class InMemoryLog implements LoggingOperation {
    public void log(String message) {
        // Implementation
    }
}

class FileLog implements LoggingOperation {
    public void log(String message) {
        //Implementation
    }
}

class DBLog implements LoggingOperation {
    public void log(String message) {
        // Implementation
    }
}

class RemoteServiceLog implements LoggingOperation {
    public void log(String message) {
        // Implementation
    }
}

你定義了一個類，據傳遞的參數，在運行時動態選擇具體實現，這就是所謂的工廠類，不過是基礎版。

class LoggerFactory {
    public static LoggingOperation getInstance(String loggerMedium) {
        LoggingOperation op = null;
        switch (loggerMedium) {
            case "MEMORY":
                op = new InMemoryLog();
                break;
            case "FILE":
                op = new FileLog();
                break;
            case "DB":
                op = new DBLog();
                break;
            case "REMOTE_SERVICE":
                op = new RemoteServiceLog();
                break;
        }

        return op;
    }
}

現在你的 Logger類的實現就是下面這個樣子了。

class Logger {
    public void log(String message, String loggerMedium) {
        LoggingOperation instance = LoggerFactory.getInstance(loggerMedium);
        instance.log(message);
    }
}

這里的代碼變得非常統一，創建實際存儲實例的責任已經轉移到LoggerFactory，各個存儲類只實現它們如何將消息記錄到它們的特定介質，最后該類Logger只關心通過LoggerFactory將實際的日志記錄委托給具體的實現。這樣，代碼就很松耦合了。你想要添加一個新的存儲介質，例如FLASH_DRIVE，只需創建一個實現LoggingOperation接口的新類并將其注冊到LoggerFactory中就好了。這就是工廠模式可以幫助您動態選擇實現的方式。

還能做得更好嗎

你已經完成了一個松耦合的設計，但是想象一下假如有數百個存儲介質的場景，所以我們最終會在工廠類LoggerFactory中的switch case部分case數百個。這看起來還是很糟糕，如果管理不當，它有可能成為技術債務，這該怎么辦呢？

擺脫不斷增長的if else或者 switch case的一種方法是維護類中所有實現類的列表，LoggerFactory代碼如下所示：

class LoggerFactory {
    private static final List<LoggingOperation> instances = new ArrayList<>();

    static {
        instances.addAll(Arrays.asList(
                new InMemoryLog(),
                new FileLog(),
                new DBLog(),
                new RemoteServiceLog()
        ));
    }

    public static LoggingOperation getInstance(ApplicationContext context, String loggerMedium) {
        for(LoggingOperation op : instances) {
            // 比如判斷StrUtil.equals(loggerMedium, op.getType()) op本身添加一個type
        }

        return null;
    }
}

但是請注意，還不夠，在所有上述實現中，無論if else、switch case 還是上面的做法，都是讓存儲實現與LoggerFactory緊密耦合的。你添加一種實現，就要修改LoggerFactory,有什么更好的做法嗎？

逆向思維一下，我們是不是讓具體的實現主動注冊上來呢？通過這種方式，工廠不需要知道系統中有哪些實例可用，而是實例本身會注冊并且如果它們在系統中可用，工廠就會為它們提供服務。具體代碼如下：

class LoggerFactory {
    private static final Map<String, LoggingOperation> instances = new HashMap<>();

    public static void register(String loggerMedium, LoggingOperation instance) {
        if (loggerMedium != null && instance != null) {
            instances.put(loggerMedium, instance);
        }
    }

    public static LoggingOperation getInstance(String loggerMedium) {
        if (instances.containsKey(loggerMedium)) {
            return instances.get(loggerMedium);
        }
        return null;
    }
}

在這里，LoggerFactory提供了一個register注冊的方法，具體的存儲實現可以調用該方法注冊上來，保存在工廠的instancesmap對象中。

我們來看看具體的存儲實現注冊的代碼如下：

class RemoteServiceLog implements LoggingOperation {
    static {
        LoggerFactory.register("REMOTE", new RemoteServiceLog());
    }

    public void log(String message) {
        // Implementation
    }
}

由于注冊應該只發生一次，所以它發生在static類加載器加載存儲類時的塊中。

但是又有一個問題，默認情況下JVM不加載類RemoteServiceLog，除非它由應用程序在外部實例化或調用。因此，盡管存儲類有注冊的代碼，但實際上注冊并不會發生，因為沒有被JVM加載，不會調用static代碼塊中的代碼， 你又犯難了。

你靈機一動，LoggerFactory是獲取存儲實例的入口點，能否在這個類上做點文章，就寫下了下面的代碼：

class LoggerFactory {
    private static final Map<String, LoggingOperation> instances = new HashMap<>();

    static {
        try {
            loadClasses(LoggerFactory.class.getClassLoader(), "com.alvin.storage.impl");
        } catch (Exception e) {
            // log or throw exception.
        }
    }

    public static void register(String loggerMedium, LoggingOperation instance) {
        if (loggerMedium != null && instance != null) {
            instances.put(loggerMedium, instance);
        }
    }

    public static LoggingOperation getInstance(String loggerMedium) {
        if (instances.containsKey(loggerMedium)) {
            return instances.get(loggerMedium);
        }
        return null;
    }

    private static void loadClasses(ClassLoader cl, String packagePath) throws Exception {

        String dottedPackage = packagePath.replaceAll("[/]", ".");

        URL upackage = cl.getResource(packagePath);
        URLConnection conn = upackage.openConnection();

        String rr = IOUtils.toString(conn.getInputStream(), "UTF-8");

        if (rr != null) {
            String[] paths = rr.split("\n");

            for (String p : paths) {
                if (p.endsWith(".class")) {
                    Class.forName(dottedPackage + "." + p.substring(0, p.lastIndexOf('.')));
                }

            }
        }
    }
}

在上面的實現中，你使用了一個名為loadClasses的方法，該方法掃描提供的包名稱com.alvin.storage.impl并將駐留在該目錄中的所有類加載到類加載器。以這種方式，當類加載時，它們的static塊被初始化并且它們將自己注冊到LoggerFactory中。

如何在 SpringBoot 中實現此技術

你突然發現你的應用是springboot應用，突然想到有更方便的解決方案。

因為你的存儲實現類都被標記上注解@Component，這樣 Spring 會在應用程序啟動時自動加載類，它們會自行注冊，在這種情況下你不需要使用loadClasses功能，Spring 會負責加載類。具體的代碼實現如下：

class LoggerFactory {
    private static final Map<String, Class<? extends LoggingOperation>> instances = new HashMap<>();

    public static void register(String loggerMedium, Class<? extends LoggingOperation> instance) {
        if (loggerMedium != null && instance != null) {
            instances.put(loggerMedium, instance);
        }
    }

    public static LoggingOperation getInstance(ApplicationContext context, String loggerMedium) {
        if (instances.containsKey(loggerMedium)) {
            return context.getBean(instances.get(loggerMedium));
        }
        return null;
    }
}

getInstance需要傳入ApplicationContext對象，這樣就可以根據類型獲取具體的實現了。

修改所有存儲實現類，如下所示：

import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
class RemoteServiceLog implements LoggingOperation {
    static {
        LoggerFactory.register("REMOTE", RemoteServiceLog.class);
    }

    public void log(String message) {
        // Implementation
    }
}

讀到這里，這篇“Java工廠模式怎么動態選擇對象”文章已經介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識點還需要大家自己動手實踐使用過才能領會，如果想了解更多相關內容的文章，歡迎關注億速云行業資訊頻道。