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设计杂谈-工厂模式

news 来源：原创 2025/5/13 7:12:52

“工厂”模式在各种框架中非常常见，包括 MyBatis，它是一种创建对象的设计模式。使用工厂模式有很多好处，尤其是在复杂的框架中，它可以带来更好的灵活性、可维护性和可配置性。

让我们以 MyBatis 为例，来理解工厂模式及其优点：

MyBatis 中的工厂：SqlSessionFactoryBuilder 和 SqlSessionFactory

在 MyBatis 中，主要的工厂类是 SqlSessionFactoryBuilder 和 SqlSessionFactory。

  1. SqlSessionFactoryBuilder（构建器）：

    • 它的作用是读取 MyBatis 的配置文件（例如 mybatis-config.xml）或通过 Java 代码构建 Configuration 对象。Configuration 对象包含了 MyBatis 的所有配置信息，例如数据源、事务管理器、映射器等。
    • SqlSessionFactoryBuilder 的生命周期很短。一旦 SqlSessionFactory 被创建出来，SqlSessionFactoryBuilder 通常就不再需要了。你可以把它想象成一个“临时的工厂的建造者”。

  2. SqlSessionFactory（会话工厂）：

    • 它的作用是根据 Configuration 对象创建一个 SqlSession 对象。SqlSession 是 MyBatis 中与数据库交互的核心接口，通过它你可以执行 SQL 语句、管理事务等。
    • SqlSessionFactory 的生命周期通常是整个应用的生命周期。它是一个“持久的工厂”，负责生产 SqlSession。

使用工厂模式的好处（以 MyBatis 为例）：

  1. 封装对象的创建过程：

    • 工厂模式将对象的创建逻辑封装在一个或多个工厂类中。在 MyBatis 的例子中，创建 SqlSession 的复杂过程被封装在 SqlSessionFactory 中。
    • 客户端代码（你的业务代码）不需要知道创建 SqlSession 的具体细节，只需要从 SqlSessionFactory 获取即可。这降低了客户端代码的复杂性。

  2. 解耦对象的创建和使用：

    • 工厂模式将对象的创建和使用分离。你的业务代码依赖的是 SqlSession 接口，而 SqlSession 的具体实现是由 SqlSessionFactory 负责创建的。
    • 这种解耦使得在需要更换 SqlSession 的实现或者修改其创建方式时，你的业务代码不需要做大的改动，只需要修改工厂的配置即可。

  3. 提高灵活性和可配置性：

    • 通过配置文件（mybatis-config.xml）或编程方式配置 SqlSessionFactoryBuilder，你可以灵活地指定 MyBatis 的各种行为，例如使用哪个数据源、事务管理器、是否开启缓存等等。
    • SqlSessionFactory 会根据这些配置创建出具有相应特性的 SqlSession。这使得框架具有很高的可配置性。

  4. 隐藏对象的创建细节：

    • 工厂可以隐藏对象创建的复杂性，例如对象的初始化参数、依赖关系等。客户端只需要简单地向工厂请求对象，而不需要关心这些内部细节。
    • 在 MyBatis 中，SqlSessionFactory 负责处理数据源的创建、连接池的管理等复杂细节，客户端只需要获取 SqlSession 来执行 SQL。

  5. 控制对象的生命周期：

    • 工厂可以控制所创建对象的生命周期。例如，SqlSessionFactory 可以管理数据源和连接池的生命周期，而 SqlSession 的生命周期通常是请求级别的。

  6. 易于扩展和维护：

    • 当需要引入新的实现或者修改对象的创建逻辑时，只需要修改工厂类或其配置，而不需要修改所有使用该对象的客户端代码。这提高了框架的可扩展性和可维护性。

为了更直观地理解工厂模式的优势，我将提供一个简单的场景，分别用不用工厂模式来实现，并对比它们的差异。

场景：创建不同类型的日志记录器

假设我们需要根据配置创建不同类型的日志记录器，目前有两种：控制台日志记录器 (ConsoleLogger) 和文件日志记录器 (FileLogger)。

1. 不使用工厂模式的实现

interface Logger {void log(String message);
}class ConsoleLogger implements Logger {@Overridepublic void log(String message) {System.out.println("[Console] " + message);}
}class FileLogger implements Logger {private String filePath;public FileLogger(String filePath) {this.filePath = filePath;// 初始化文件写入器等...System.out.println("FileLogger initialized with path: " + filePath);}@Overridepublic void log(String message) {// 将消息写入文件System.out.println("[File] " + message + " (written to " + filePath + ")");}
}public class LoggingServiceWithoutFactory {private String loggerType;private String fileLogPath;public LoggingServiceWithoutFactory(String loggerType, String fileLogPath) {this.loggerType = loggerType;this.fileLogPath = fileLogPath;}public Logger getLogger() {if ("console".equalsIgnoreCase(loggerType)) {return new ConsoleLogger();} else if ("file".equalsIgnoreCase(loggerType)) {return new FileLogger(fileLogPath);} else {throw new IllegalArgumentException("Unsupported logger type: " + loggerType);}}public void logMessage(String message) {Logger logger = getLogger();logger.log(message);}public static void main(String[] args) {LoggingServiceWithoutFactory consoleService = new LoggingServiceWithoutFactory("console", null);consoleService.logMessage("Log to console.");LoggingServiceWithoutFactory fileService = new LoggingServiceWithoutFactory("file", "app.log");fileService.logMessage("Log to file.");// 如果要添加新的日志记录器类型，需要修改 LoggingServiceWithoutFactory}
}

缺点（不使用工厂模式）：

  • 紧耦合： LoggingServiceWithoutFactory 类直接依赖于 ConsoleLogger 和 FileLogger 的具体实现。如果添加新的日志记录器类型，你需要修改 getLogger() 方法。
  • 违反开闭原则： 对修改开放（需要修改 getLogger()），对扩展关闭（不容易在不修改现有代码的情况下添加新的日志记录器）。
  • 创建逻辑分散： 创建不同类型 Logger 的逻辑集中在一个 getLogger() 方法中，如果创建逻辑变得复杂，这个方法会变得难以维护。
  • 客户端需要知道具体的类名： LoggingServiceWithoutFactory 的构造函数需要知道 loggerType 字符串，这间接暴露了具体的实现类名。

2. 使用工厂模式的实现

interface Logger {void log(String message);
}class ConsoleLogger implements Logger {@Overridepublic void log(String message) {System.out.println("[Console] " + message);}
}class FileLogger implements Logger {private String filePath;public FileLogger(String filePath) {this.filePath = filePath;System.out.println("FileLogger initialized with path: " + filePath);}@Overridepublic void log(String message) {System.out.println("[File] " + message + " (written to " + filePath + ")");}
}// 日志记录器工厂接口
interface LoggerFactory {Logger createLogger();
}// 控制台日志记录器工厂
class ConsoleLoggerFactory implements LoggerFactory {@Overridepublic Logger createLogger() {return new ConsoleLogger();}
}// 文件日志记录器工厂
class FileLoggerFactory implements LoggerFactory {private String filePath;public FileLoggerFactory(String filePath) {this.filePath = filePath;}@Overridepublic Logger createLogger() {return new FileLogger(filePath);}
}public class LoggingServiceWithFactory {private LoggerFactory loggerFactory;public LoggingServiceWithFactory(LoggerFactory loggerFactory) {this.loggerFactory = loggerFactory;}public void logMessage(String message) {Logger logger = loggerFactory.createLogger();logger.log(message);}public static void main(String[] args) {LoggerFactory consoleFactory = new ConsoleLoggerFactory();LoggingServiceWithFactory consoleService = new LoggingServiceWithFactory(consoleFactory);consoleService.logMessage("Log to console.");LoggerFactory fileFactory = new FileLoggerFactory("app.log");LoggingServiceWithFactory fileService = new LoggingServiceWithFactory(fileFactory);fileService.logMessage("Log to file.");// 要添加新的日志记录器类型，只需要创建新的 Logger 和 LoggerFactory}
}

优点（使用工厂模式）：

  • 解耦： LoggingServiceWithFactory 类依赖于 LoggerFactory 接口，而不是具体的 Logger 实现。具体的 Logger 对象的创建由相应的工厂负责。
  • 符合开闭原则： 要添加新的日志记录器类型，你只需要创建新的 Logger 类和对应的 LoggerFactory 类，而不需要修改 LoggingServiceWithFactory 的代码。
  • 职责分离： 对象创建的逻辑被委托给专门的工厂类，使得 LoggingServiceWithFactory 专注于日志记录的服务逻辑。
  • 隐藏实现细节： LoggingServiceWithFactory 的构造函数接收 LoggerFactory 接口，不需要知道具体的 Logger 实现类名。
  • 更灵活的对象创建： 工厂可以包含更复杂的对象创建逻辑，例如读取配置文件、依赖注入等。

对比总结：

特性不使用工厂模式使用工厂模式
耦合度高，直接依赖具体实现低，依赖抽象（接口）
开闭原则违反，添加新类型需要修改现有代码符合，添加新类型只需创建新类
创建逻辑集中在 getLogger() 方法中分散在不同的工厂类中
灵活性较低，不易于扩展和修改较高，易于扩展和修改
客户端依赖间接依赖具体实现类名依赖抽象工厂接口
维护性随着类型的增加，getLogger() 方法变得难以维护每个工厂类职责单一，更易于维护

咱们用最简单的大白话总结一下“工厂模式”是干啥的，以及为啥像 MyBatis 这样的框架爱用它：

想象一下你要买不同口味的冰淇淋：

不用工厂模式就像这样：

  • 你直接跑到冰柜前，自己翻箱倒柜地找你想要的口味（比如草莓味、巧克力味）。
  • 如果下次出了个新口味（比如抹茶味），你就得知道这个新口味的名字，然后自己去冰柜里找。
  • 如果冰淇淋的制作过程很复杂（比如要加很多配料、特殊冷冻），你买的时候也得稍微了解一下，不然可能买错。

用工厂模式就像这样：

  • 你不去冰柜里直接找，而是找到一个“冰淇淋工厂的售货员”（这就是“工厂”）。
  • 你只需要告诉售货员你想要什么口味（比如“草莓味”）。
  • 售货员知道去哪里、怎么给你拿出正确的冰淇淋。
  • 如果出了新口味，你只需要告诉售货员这个新口味的名字，售货员自然会去工厂里帮你拿。
  • 你不需要知道冰淇淋是怎么做的，售货员（工厂）帮你处理好了一切。

总结一下“工厂模式”：

  • 简单来说： 就是专门找一个“家伙”（工厂）来帮你创建你需要的“东西”（对象），而不是你自己去直接创建。
  • 好处就像上面的冰淇淋例子：
    • 更省事： 你不用自己操心“东西”是怎么被创建出来的，交给工厂就行。
    • 更灵活： 如果想换一种“东西”或者创建“东西”的方式变了，你只需要告诉工厂，不用改你自己的用法。
    • 更好管理： 创建“东西”的逻辑都放在工厂里，管理起来更方便，不会乱糟糟地散在各处。

为啥像 MyBatis 这样的框架爱用工厂模式？

MyBatis 需要创建很多跟数据库打交道的“东西”（比如 SqlSession，就是用来执行 SQL 的）。创建这些“东西”可能挺复杂的，需要配置很多信息（连接哪个数据库、用什么方式等等）。

用了“工厂模式”（SqlSessionFactory 就是个工厂），你的代码就不用去管这些复杂的创建过程了，只需要跟工厂说“给我一个能干活的 SqlSession”，工厂就会根据它的配置帮你弄好。

这样一来：

  • 你的代码更干净： 不用一堆创建 SqlSession 的复杂代码。
  • MyBatis 更灵活： 如果你想换个数据库或者改一下连接方式，只需要改一下 MyBatis 的配置（告诉工厂），你的代码基本不用动。

LoggingServiceWithoutFactory 的构造函数需要知道 loggerType 字符串，这间接暴露了具体的实现类名。 为什么呢

在 LoggingServiceWithoutFactory 的构造函数中：

public LoggingServiceWithoutFactory(String loggerType, String fileLogPath) {this.loggerType = loggerType;this.fileLogPath = fileLogPath;
}

以及在 getLogger() 方法中：

public Logger getLogger() {if ("console".equalsIgnoreCase(loggerType)) {return new ConsoleLogger();} else if ("file".equalsIgnoreCase(loggerType)) {return new FileLogger(fileLogPath);} else {throw new IllegalArgumentException("Unsupported logger type: " + loggerType);}
}

为什么说构造函数需要知道 loggerType 字符串间接暴露了具体的实现类名？

  1. 字符串 loggerType 的含义： 传递给构造函数的 loggerType 字符串（例如 "console" 或 "file"）并不是一个抽象的概念，而是直接对应着你希望创建的具体日志记录器类的名称（或其简写）。

  2. getLogger() 方法的逻辑： getLogger() 方法内部的 if 和 else if 语句会根据 loggerType 字符串的值来硬编码地创建具体的 Logger 实现类的实例 (new ConsoleLogger() 和 new FileLogger(fileLogPath))。

  3. 客户端代码的依赖： 当客户端代码创建 LoggingServiceWithoutFactory 的实例时，它必须知道要使用哪个 loggerType 字符串，而这个字符串的选择直接决定了最终会创建哪个具体的 Logger 实现类的对象。

    例如，在 main 方法中：

LoggingServiceWithoutFactory consoleService = new LoggingServiceWithoutFactory("console", null); // 客户端需要知道 "console" 对应 ConsoleLogger
LoggingServiceWithoutFactory fileService = new LoggingServiceWithoutFactory("file", "app.log");   // 客户端需要知道 "file" 对应 FileLogger

  • 这里，客户端代码需要使用字符串 "console" 来请求一个控制台日志记录器，使用字符串 "file" 来请求一个文件日志记录器。这些字符串与具体的类名 ConsoleLogger 和 FileLogger 之间存在着直接的、虽然是通过字符串间接的关联。

  • 修改的影响： 如果你想要添加一个新的日志记录器类型（比如 DatabaseLogger），你需要修改 LoggingServiceWithoutFactory 的 getLogger() 方法，增加一个新的 else if 分支来创建 DatabaseLogger 的实例。同时，客户端代码也需要知道使用一个新的字符串（比如 "database"）来请求这个新的日志记录器。

对比使用工厂模式的情况：

在使用工厂模式的例子中，LoggingServiceWithFactory 的构造函数接收的是 LoggerFactory 接口：

public LoggingServiceWithFactory(LoggerFactory loggerFactory) {this.loggerFactory = loggerFactory;
}

客户端代码直接传递一个实现了 LoggerFactory 接口的具体工厂对象（例如 ConsoleLoggerFactory 或 FileLoggerFactory）：

LoggerFactory consoleFactory = new ConsoleLoggerFactory();
LoggingServiceWithFactory consoleService = new LoggingServiceWithFactory(consoleFactory);LoggerFactory fileFactory = new FileLoggerFactory("app.log");
LoggingServiceWithFactory fileService = new LoggingServiceWithFactory(fileFactory);

在这里，LoggingServiceWithFactory 不直接依赖于具体的 Logger 实现类名，而是依赖于一个抽象的工厂接口。客户端代码虽然仍然需要知道具体的工厂类名，但 LoggingServiceWithFactory 本身与具体的 Logger 实现类解耦了。

总结：

在不使用工厂模式的例子中，loggerType 字符串充当了一个“配置标识符”，客户端代码通过这个标识符间接地告诉 LoggingServiceWithoutFactory 需要创建哪个具体的 Logger 实现类的对象。虽然没有直接使用类名，但字符串的值与具体的类名之间存在着明确的映射关系，这仍然是一种形式的依赖，使得添加新的日志记录器类型需要修改 LoggingServiceWithoutFactory 类的代码。这就是为什么说构造函数需要知道 loggerType 字符串间接暴露了具体的实现类名。

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