如何从Java接口的角度切入静态工厂模式

面向接口编程

接口的定义及功能

这里从java介入吧，在java中，接口是一种特殊的类，接口里面的量都是常量，接口的方法只有定义而没有实现，换句话说，接口就像一个菜单，它只会告知你我有什么菜，而并不会有实际的菜品，所以通常用接口来定义实现类的外观，根据外部应用所需要的功能，约定实现类的能力（类的功能不仅限于接口约束）。通过接口，可以实现不相关类的相同功能，而不考虑这些类之间的层次关系，接口就是实现类对外的外观。

上面那样说，可能显得很装13，那千言万语化成一句人话就是：1、定义功能，对外暴露 2、对内约束实现类的行为

面向接口编程的意义

所谓面向接口去编程的核心含义就是为了——“封装隔离”

通常的封装，是指对数据结构的封装，将几种数据类型整到一块，组成一个新的数据类型；而java中的封装，包含对数据和行为进行抽象，然后定义出一个类，这个类即封装了数据和行为，但接口这里的封装，更多的是指对于行为（能力、方法）的封装，是一种“对被隔离体能力的封装”，而隔离对应的就是，外部的调用以及内部的实现，外部只根据接口来调用方法（根据菜单来点菜，具体填饱肚子的菜是内部去做），外部调用是不知道内部你是用什么方式实现的，举个例子，就像我有一个计算器，计算器的加减乘除按键就是我提供给用户的接口，用户只知道我有加减乘除的能力，但当他用乘法按键去运算的时候，后台具体是用二进制运算，还是逐个数累加或者其他什么方式来完成这个乘法功能，用户是不知道的。也就是外部调用和内部实现是被隔离开的。

既然外部调用和内部实现被隔离开了，那么只要接口不变，内部实现怎么变化都不会影响外部应用对这个接口的调用，从而让系统更加的灵活，更便于扩展和维护，也就是传说中的“接口是系统可插拔的保证”。

说到这里插一段题外话，emmm……个人感觉编程是一个人的事，很多时候1+1<2，因为人这个不可控因素，每个程序员的思想深度，技术水平，都是不相同的，所以往往会出现 “ 一个程序员A费劲心力，设计了面向对象的模块化代码结构，并完成了一部分功能，而后面有别的需求介入，另一个的程序员B加入了研发过程，基于这个代码进行改动的时候，并读不懂A的结构和A事先预留的扩展方式，直接用他的方式去硬编码，强行破坏了整个结构”。以上这种情况往往很令人崩溃，所以对于水平参差不齐的团队来说，集体劳作的质量（单指代码）并不那么友好

总之，在开发中，优先选择使用接口，在即要定义子类的行为，又要为子类提供公共方法的时候选择抽象类。

从设计上来体会接口的意义

这里咱们从我个人比较熟悉的java入手，在java的设计中，经常出现的层的概念和模块的概念，个人经常做java Web的程序，我们以此为例，最经典的MVC结构，抽象一点理解，也就是控制、逻辑、数据三层，它们之间全部通过接口来通信。

在每一层里，又包含很多模块，每个模块对外则是一个整体，所以一个模块应该对外提供接口，其他地方需要某个功能时，可根据接口直接调用模块，也就是上面的 “ 接口是被其隔离部分的外观”。

设计中经常会提到组件，模块，其实不论是组件还是模块，都可以理解为 封装了一定功能的集合体， 一个类，一个功能块，一个插件，一个系统，都可以理解成组件、模块，因为，一个类可能是一个功能块的一部分，一个功能块可能是一个插件的一部分，一个插件可能是一个系统的一部分，小系统放到大系统中，也就是个组件罢了，就是组合的关系，从设计的角度，系统，子系统，插件、模块、组件等，其实说的就是一个东西，就是完成一定功能的封装体。

简单工厂

前面咧咧了那么多，看官们肯定看烦了，差评差评！这里我上面说了那么多接口的东西，总得用来看看吧，我们用一个例子来切入主题，这里我打算写一个功能，就是比对两个字符串相似的程度，肯定会有人说了，你这真废话，直接 equals() 它不香么！香是香，可是它不能展示(让我装13啊)呀，我们以java的方式来搞个相似度计算。

上面说了接口，那我们先定义接口：

public interface MatcherAlg {

    /**
     * 计算两个串的相似度
     * @param srcStr
     * @param dstStr
     * @return Float 相似值
     */
   public Float CalculateSimilarityRatioValue(String srcStr,String dstStr);



}

接口已经约束了我们这个功能只有一个方法，那么我们来内部实现一下：

public class JaccardMatcher implements MatcherAlg {

    @Override
    public Float CalculateSimilarityRatioValue(String srcStr, String dstStr) {
        if(srcStr == null && dstStr ==null){
            return 1f;
        }
        if(srcStr == null || dstStr == null){
            return 0f;
        }
        Set<Integer> aChar = srcStr.chars().boxed().collect(Collectors.toSet());
        Set<Integer> bChar = dstStr.chars().boxed().collect(Collectors.toSet());

        int intersection = SetUtils.intersection(aChar,bChar).size();
        if(intersection == 0){
            return 0f;
        }
        int union =  SetUtils.union(aChar,bChar).size();
        return ((float)intersection/(float)union);
    }
}

这时候我们要用它了，来比较两个字符串相似程度：

public class Test{
  
   public static void main(String args[]){
        String str= "sdfsf";
        String dst= "1234d";
        MatcherAlg matcher = new JaccardMatcher();
        Float result = matcher.CalculateSimilarityRatioValue(str,dst);
    }

}

运行一下，也十分正常，完美落地，可是仔细看下来，这样我定义那个MatcherAlg 接口，后面又

MatcherAlg matcher = new JaccardMatcher();

好像是在 “脱了裤子放p”，没事找事。干嘛不直接定义JaccardMatcher类，然后：

JaccardMatcher matcher = new JaccardMatcher();

但是上面说过了，我们应该面向接口编程，接口的核心就为了 “封装隔离”，实现类JaccardMatcher应该是被接口 MatcherAlg封装并同客户端隔离开来。

客户端根本不应该知道JaccardMatcher的存在，更不用说 newJaccardMatcher（）这种“脱裤放p”操作了。但是问题又来了，如果客户端没有newJaccardMatcher（），只有MatcherAlg接口的定义，那么后面的代码是无法使用的。

于是纠结的地方出现了，上面花了那么大篇幅说怎么怎么面向接口，纯面向接口了你又不能运行了，能运行又违反了“隔离封装”了， 问题进入死环了。

所以“脱裤放p”的操作是对应这个死环一种蹩脚的写法（它可以运行，但专业的我们不认）。

这个死环如何解决，我们先看一下设计模式中的一段话，它是这样说的 ：提供一个创建对象实例的功能，而无需关系其具体的实现。被创建实例的类型可以是接口、抽象类、也可以是具体的类。

受到那句话的启发，我们尝试得出一个解开上面那个死环的方案：我们在模块内部建一个类，这个类的功能就是创建可使用的接口，并且把创建的接口提供给客户端，这一客户只需要根据这个类来获取相应的接口对象，于此同时，接口具体使用哪个实现，我们就可以抽离到这个类里面，给我们提供了一个控制 使用哪个类的 隔离扩展区，客户端也不需要关心他用的这个类是对应哪种实现，如何实现的。

上面这套思想，设计模式中称之为 “工厂”

简单工厂的模式结构

样例代码：

//客户端类
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Product p = SimpleFactory.makeProduct(Const.PRODUCT_A);
        p.show();
    }
}

//抽象产品
    public interface Product {
        void show();
    }
    //具体产品：ProductA
    public class ConcreteProduct1 implements Product {
        public void show() {
            System.out.println("具体产品1显示...");
        }
    }
    //具体产品：ProductB
    public class ConcreteProduct2 implements Product {
        public void show() {
            System.out.println("具体产品2显示...");
        }
    }

 //枚举
   public final class Const {
        static final int PRODUCT_A = 0;
        static final int PRODUCT_B = 1;
        static final int PRODUCT_C = 2;
    }
　　//工厂
    public class SimpleFactory {
        public static Product makeProduct(int kind) {
            switch (kind) {
                case Const.PRODUCT_A:
                    return new ConcreteProduct1();
                case Const.PRODUCT_B:
                    return new ConcreteProduct2();
            }
            return null;
        }
    }

对简单工厂的理解

简单工厂的意义

首先看上面简单工厂的样例代码，有人会困惑，不就是把new操作从客户端移动到了额外的类里去了么，本质还是new 了一个实现类，这里我们再次回到原点，我们前面提到的接口，接口是用来封装隔离的，目的就是让客户端不要知道封装体内的具体实现，简单工厂的位置是处于封装体内的，简单工厂跟接口的具体实现在一起，算是封装体内部的一个类，所以简单工厂知道具体的实现类是没有关系的，我们再来看一下简单工厂的类图：

图中浅蓝色的虚线框即为一个封装的边界，表示接口、工厂、实现类组合成了一个组件，在这个组件中，只有接口和工厂是对外的，也只有这俩，外界可以使用和访问到，但是具体的实现类，完全是内部的，对外透明的，不可见的，所以它被全包裹进蓝框，对于客户端而言，它只知道这个Alg接口和生产含有Alg功能实例的工厂，通过Factory就能获取Alg的能力了，所以，new操作划在工厂内，在设计和隔离的意义上，有了质的变化。

简单工厂的别称

静态工厂

所谓静态工厂，就是我们使用工厂的时候，不需要实例化工厂了，直接将生产的方法设为静态方法，通过类名即可调用，或者做成单例的模式，也就是说简单工厂的方法通常都是静态的，所以称之为静态工厂。

万能工厂

一个简单工厂可以包含很多用来构建东西的方法，这些方法可以创建不同的接口、实力类，一个简单的工厂理论上可以构造任何东西，所以又称之为“万能工厂”

简单工厂的本质

简单工厂的本质是：选择实现

选择实现，重点在于选择，实现是已经做好了的，就算实现再简单（哪怕是new实例）也要由具体的实现类来实现，而不是在简单工厂里面来实现，简单工厂的目的在为客户端提供一个选择，选择哪种实现，从而使客户端和具体的实现之间解耦。这样具体实现无论如何变动，都不需要客户端随之变动，这个变动会在工厂这一层里被吸收和隔断。

实现简单工厂的难点在于“选择”的实现，可以通过传参，也可以通过动态的参数，比如在运行期间去读取配置文件或数据库、内存中的某个值，根据这个值来进行具体的实现。

扩展简单工厂：提供可配置的简单工厂

基本的实现套路，已经有较为明确的模板了，现在有一个问题，就是如果MatcherAlg的实现类不止一个，我们可以通过在工厂的方法中传入参数来处理

public Class Factory{

  public static MatcherAlg createAlg(String type){

        if( type.equals("a") ){
            return new aAlg();
        }else if ( type.equals("b") ){
            return new bAlg();
        }else{
               ……
        }

}
}

可是，当我们又又扩展了新的实现类的时候，if else 又需要扩展一句，同时对客户端也要告知，这样对于Factory这个类来说，严重违反了开闭原则。

为了解决这个问题，我们可以通过配置文件的形式来解决，当有了新的实现类或者需要默认指定用哪一个实现的时候，只需要通过配置文件的配置项即可，通过配置文件的方式，多需要使用java的反射来支持动态建立对象。这里摘取自己的一个代码来作为一个样例：

/**
 * 基础工厂，其他组件工厂的实现可用基于该类进行扩展
 * 功能：根据配置文件动态生成对象
 * @author GCC
 */
public abstract class AbstractFactory {

    private static Logger logger = Logger.getLogger(AbstractFactory.class);

    //默认自带的类控制配置文件
    private final static String DEFAULTCONFIG_FILE_URL = "factoryconfig.ini";

    //默认的配置文件
    static URL defaultConfigFileUrl = AbstractFactory.class.getClassLoader().getResource(DEFAULTCONFIG_FILE_URL);

    /**
     * 根据配置文件以及key值，获取对象的类路径
     * @param url   配置文件路径
     * @param key   关键字
     * @return  String 类路径
     */
    static String getClassUrl(String url,String key){
        ConfigUtil config = new ConfigUtil(url);
        return config.getValueByConfigkey(key);
    }

    /**
     * 根据指定配置文件及指定关键字生成对象
     * @param url   配置文件路径
     * @param key   关键字
     * @return  Object 具体对象
     */
    static Object getObject(String url,String key){
        String classurl = getClassUrl(url,key);
        try{
            Class oneclass = Class.forName(classurl);
            return oneclass.newInstance();
        }catch (Exception e){
            logger.error(e.getMessage() +" plase check"+ DEFAULTCONFIG_FILE_URL );
        }
        return null;
    }



}

配置文件（.ini文件）内容：

#matcher.algclassurl:算法类地址
matcher.algclassurl=org.gds.matcher.impl.LevenshteinMacther

简单工厂的缺陷

简单工厂实现简单，非常友好的提供了一套实现组件封装的功能，同时也解决了客户端何内部实现类的强耦合，实现了解耦。这是简单工厂的优点，但世事都是两面的，它也有不可避免地缺点：

首先，它增加了客户端的复杂程度，如果通过客户端的参数来选择具体的实现类，那客户端必须额外需要一份枚举表或者字典，并且知道每个枚举的意义，这样会增加客户端的复杂程度，同时一定程度上暴露了内部的实现（虽然可配置方案一定程度上可以对冲这一问题）。

其次，简单工厂使用静态方法（又叫静态工厂）来创建接口，当面临一些复杂的组件创建，静态方法会非常庞大，无法通过继承来扩展创建接口的方法的行为了。

以上就是如何从Java接口的角度切入静态工厂模式的详细内容，更多关于从Java接口的角度切入静态工厂模式的资料请关注自学编程网其它相关文章！