引入

假设有一个司机, 需要到某个城市, 于是我们给他一辆汽车

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Car car = new Car();
        car.run();
    }
}

public class Car {
    public void run(){
        System.out.println("汽车正在向前跑...");
    }
}

如果我们希望给到这个司机的始终是一辆车, 应该怎么做? (单例)
首先我们不能让司机自己通过new产生一辆汽车, 而是应该通过调用Car类中的某个方法对外提供车.

public class Car {
    private static Car car = new Car();//用于提供给外界, 始终是同一辆车

    private Car(){};//私有构造方法, 在类之外不能通过new获得本类对象了, 保证了单例

    public Car getInstance(){
        return car;
    }

    public void run(){
        System.out.println("汽车正在向前跑...");
    }
}

public static void main(String[] args) {
    Car car = Car.getInstance();
    car.run();
}

简单工厂

下面考虑, 如果我们不希望只有汽车这种交通工具, 我们希望可以定制交通工具, 并定制生产交通工具的流程, 应该怎么做?
一旦产生由汽车到交通工具这样的概念, 就应该想到多态. 我们可以定义一个Moveable接口, 在接口中声明run()方法, 所有的交通工具类都实现该接口.
对于定制生产流程, 我们可以通过一个工厂进行生产对应的交通工具.

public interface Moveable {
    void run();
}

public class Car implements Moveable{

    public Car(){};//私有构造方法, 在类之外不能通过new获得本类对象了, 保证了单例

    public void run(){
        System.out.println("汽车正在向前跑...");
    }
}

public abstract class VehicleFactory {
    public abstract Moveable create();
}

public class CarFactory extends VehicleFactory {
    @Override
    public Moveable create() {
        return new Car();
    }
}

//Test
public static void main(String[] args) {
    VehicleFactory factory = new CarFactory();
    Moveable m = factory.create();
    m.run();
}

抽象工厂

下面把简单工厂的画面从脑海中清空, 讲述另一种工厂实现.
我们假设开头的司机不是一个普通的司机, 他除了需要一种交通工具以到达某个城市外, 他还需要一把AK47, 并且还需要一个苹果以备路上不时之需.
所以我们需要给他一个工厂来制造这一系列产品.
为了提高可扩展性, 我们还希望不同的工厂可以制作不同系列的产品, 比如上面说的A工厂制造的是汽车, AK47, 苹果; 而B工厂制造的是飞机, 火箭炮, 旺仔小馒头.

//test
public static void main(String[] args) {
    AbstractFactory factory = new Factory1();
    Vehiche v = factory.createVehiche();
    Weapon w = factory.createWeapon();
    Food f = factory.createFood();

    v.run();
    w.fire();
    f.eat();
}

public abstract class Vehiche {//交通工具的抽象类
    public abstract void run();
}

public abstract class Weapon {//武器的抽象类
    public abstract void fire();
}

public abstract class Food {//食物的抽象类
    public abstract void eat();
}

public class Car extends Vehiche{一种具体的交通工具
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("小汽车启动...");
    }
}

public class AK47 extends Weapon {//一种具体的武器
    @Override
    public void fire() {
        System.out.println("哒哒哒...");
    }
}

public class Apple extends Food{//一种具体的食物
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("大口吃苹果...");
    }
}

//抽象工厂
public abstract class AbstractFactory {
    public abstract Vehiche createVehiche();
    public abstract Weapon createWeapon();
    public abstract Food createFood();
}

//抽象工厂的实现1
public class Factory1 extends AbstractFactory {
    @Override
    public Vehiche createVehiche() {
        return new Car();
    }

    @Override
    public Weapon createWeapon() {
        return new AK47();
    }

    @Override
    public Food createFood() {
        return new Apple();
    }
}

总结一下, 抽象工厂和简单工厂各有什么优劣?
抽象工厂能够生产一系列产品, 也能方便地替换掉一系列产品, 但是如果想要在产品系列中添加多一个品种将会非常麻烦. 比如说在上面的系列产品中添加一个盔甲抽象类, 那么抽象工厂以及对应的实现都要修改源码了.
而简单工厂能够灵活的生产但一个品种的产品, 但是如果生产的品种较多, 会出现工厂泛滥的问题.
两者优劣互补, 那么有没有可以兼容两者优点的工厂实现呢? 下面看spring的工厂实现, 它给出了一种解决方案.

Spring的bean工厂

我们再次考虑最原始的情况, 有一个Moveable接口, 里面有run方法, Car小汽车类实现了该接口.

public static void main(String[] args) {
    Moveable m = new Car();
    m.run();
}

public interface Moveable {
    void run();
}

public class Car implements Moveable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("小汽车往前跑...");
    }
}

在Spring的bean工厂中, 新对象不是通过new关键字获取的, 而是通过配置文件获取的.
具体的过程是: 先读取配置文件获得该类的class对象, 然后通过class对象创建具体的实例对象.

public static void main(String[] args) throws Exception {
    //获取配置文件
    Properties props = new Properties();
    props.load(Test.class.getClassLoader().getResourceAsStream("spring.properties"));
    //获取配置文件中配置的类
    String vehicheTypeName = props.getProperty("vehicheTypeName");
    //反射生成对应的对象
    Moveable m = (Moveable) Class.forName(vehicheTypeName).newInstance();
    m.run();
}

//spring.properties
vehicheTypeName=designPattern.factory.springFactory.Car

上面是对spring中bean工厂使用的模拟, 下面我们使用真实的spring来生成Car对象, 对比一下.

public static void main(String[] args) throws Exception {
    BeanFactory bf = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
    Vehiche v = (Vehiche)bf.getBean("v");
    v.run();
}

//配置文件
<bean id="v" class="designPattern.factory.Car">
</bean>

经过对比我们发现我们自己写的简单工厂和spring的bean工厂在使用上没有什么区别, 确实spring使用起来就是这么简单, 下面我们模拟一下spring的bean工厂实现.

模拟Spring工厂实现

模拟IOC

都说spring是个bean容器, 以下的代码将展示它是如何生成bean, 并把bean放入容器中供用户获取的.
思路比较简单:

创建BeanFactory工厂接口, 添加方法getBean().
创建BeanFactory的实现类ClassPathXmlApplicationContext. 将在该实现类中展示IOC的具体实现.
ClassPathXmlApplicationContext需要一个container容器存放创建的bean对象, 这里使用HashMap实现.
在ClassPathXmlApplicationContext的构造方法中读取spring的配置文件, 这里使用到了dom4j. 读取配置文件后根据bean的class属性使用反射创建出bean对象. 然后把id和bean对象分别作为key和value添加到容器中.
当工厂被调用getBean()方法时, 从容器中找到对应的bean并返回.

public static void main(String[] args) throws Exception {
    BeanFactory bf = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
    Vehiche v = (Vehiche) bf.getBean("v");
    v.run();
}

//BeanFactory的实现类
public class ClassPathXmlApplicationContext implements BeanFactory {

    private Map<String, Object> container = new HashMap<>();//用于存放bean对象的容器
    
    //在构造方法中读取xml配置文件, 把bean对象都创建好并放入容器中
    public ClassPathXmlApplicationContext(String propAddr) throws Exception {
        SAXReader reader = new SAXReader();
        File file = new File(this.getClass().getClassLoader().getResource(propAddr).toURI());
        Document document = reader.read(file);
        Element root = document.getRootElement();
        List<Element> childElements = root.elements();

        for (Element child : childElements) {
            Object bean = Class.forName(child.attributeValue("class")).newInstance();
            container.put(child.attributeValue("id"), bean);
        }
    }

    @Override
    public Object getBean(String beanId) {
        return container.containsKey(beanId) ? container.get(beanId) : null;
    }
}

//极简BeanFactory
public interface BeanFactory {
    Object getBean(String beanId);
}

//xml中配置的bean
<bean id="v" class="designPattern.factory.Car">
</bean>