詳解Java實踐之抽象工廠模式
代碼一把梭，兄弟來背鍋。
大部分做開發(fā)的小伙伴初心都希望把代碼寫好，除了把編程當(dāng)作工作以外他們還是具備工匠精神的從業(yè)者。但很多時候又很難讓你把初心堅持下去，就像；接了個爛手的項目、產(chǎn)品功能要的急、個人能力不足，等等原因?qū)е鹿こ檀a臃腫不堪，線上頻出事故，最終離職走人。
看了很多書、學(xué)了很多知識，多線程能玩出花，可最后我還是寫不好代碼！
這就有點像家里裝修完了買物件，我?guī)资f的實木沙發(fā)，怎么放這里就不好看。同樣代碼寫的不好并不一定是基礎(chǔ)技術(shù)不足，也不一定是產(chǎn)品要得急 怎么實現(xiàn)我不管明天上線。而很多時候是我們對編碼的經(jīng)驗的不足和對架構(gòu)的把控能力不到位，我相信產(chǎn)品的第一個需求往往都不復(fù)雜，甚至所見所得。但如果你不考慮后續(xù)的是否會拓展，將來會在哪些模塊繼續(xù)添加功能，那么后續(xù)的代碼就會隨著你種下的第一顆惡性的種子開始蔓延。
學(xué)習(xí)設(shè)計模式的心得有哪些，怎么學(xué)才會用！
設(shè)計模式書籍，有點像考駕駛證的科一、家里裝修時的手冊、或者單身狗的戀愛寶典。但！你只要不實操，一定能搞的亂碼七糟。因為這些指導(dǎo)思想都是從實際經(jīng)驗中提煉的，沒有經(jīng)過提煉的小白，很難駕馭這樣的知識。所以在學(xué)習(xí)的過程中首先要有案例，之后再結(jié)合案例與自己實際的業(yè)務(wù)，嘗試重構(gòu)改造，慢慢體會其中的感受，從而也就學(xué)會了如果搭建出優(yōu)秀的代碼。
二、開發(fā)環(huán)境JDK 1.8
Idea + Maven
工程 描述 itstack-demo-design-2-00 場景模擬工程，模擬出使用Redis升級為集群時類改造 itstack-demo-design-2-01 使用一坨代碼實現(xiàn)業(yè)務(wù)需求，也是對ifelse的使用 itstack-demo-design-2-02 通過設(shè)計模式優(yōu)化改造代碼，產(chǎn)生對比性從而學(xué)習(xí) 三、抽象工廠模式介紹
抽象工廠模式與工廠方法模式雖然主要意圖都是為了解決，接口選擇問題。但在實現(xiàn)上，抽象工廠是一個中心工廠，創(chuàng)建其他工廠的模式。
可能在平常的業(yè)務(wù)開發(fā)中很少關(guān)注這樣的設(shè)計模式或者類似的代碼結(jié)構(gòu)，但是這種場景確一直在我們身邊，例如；
1.不同系統(tǒng)內(nèi)的回車換行
Unix系統(tǒng)里，每行結(jié)尾只有 <換行>，即 n； Windows系統(tǒng)里面，每行結(jié)尾是 <換行><回車>，即 nr； Mac系統(tǒng)里，每行結(jié)尾是 <回車>2.IDEA 開發(fā)工具的差異展示(WinMac)
除了這樣顯而易見的例子外，我們的業(yè)務(wù)開發(fā)中時常也會遇到類似的問題，需要兼容做處理但大部分經(jīng)驗不足的開發(fā)人員，常常直接通過添加ifelse方式進行處理了。
四、案例場景模擬
很多時候初期業(yè)務(wù)的蠻荒發(fā)展，也會牽動著研發(fā)對系統(tǒng)的建設(shè)。
預(yù)估QPS較低、系統(tǒng)壓力較小、并發(fā)訪問不大、近一年沒有大動作等等，在考慮時間投入成本的前提前，并不會投入特別多的人力去構(gòu)建非常完善的系統(tǒng)。就像對 Redis 的使用，往往可能只要是單機的就可以滿足現(xiàn)狀。
不吹牛的講百度首頁我上學(xué)時候一天就能寫完，等畢業(yè)工作了就算給我一年都完成不了！
但隨著業(yè)務(wù)超過預(yù)期的快速發(fā)展，系統(tǒng)的負載能力也要隨著跟上。原有的單機 Redis 已經(jīng)滿足不了系統(tǒng)需求。這時候就需要更換為更為健壯的Redis集群服務(wù)，雖然需要修改但是不能影響目前系統(tǒng)的運行，還要平滑過渡過去。
隨著這次的升級，可以預(yù)見的問題會有；
很多服務(wù)用到了Redis需要一起升級到集群。 需要兼容集群A和集群B，便于后續(xù)的災(zāi)備。 兩套集群提供的接口和方法各有差異，需要做適配。 不能影響到目前正常運行的系統(tǒng)。4.1、場景模擬工程itstack-demo-design-2-00
└── src
└── main
└── java
└── org.itstack.demo.design
├── matter
│ ├── EGM.java
│ └── IIR.java
└── RedisUtils.java
4.2、場景簡述4.2.1、模擬單機服務(wù) RedisUtils
模擬一個集群服務(wù)，但是方法名與各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中使用的方法名不同。有點像你mac，我用win。做一樣的事，但有不同的操作。
4.2.3、模擬集群 IIR
這是另外一套集群服務(wù)，有時候在企業(yè)開發(fā)中就很有可能出現(xiàn)兩套服務(wù)，這里我們也是為了做模擬案例，所以添加兩套實現(xiàn)同樣功能的不同服務(wù)，來學(xué)習(xí)抽象工廠模式。
綜上可以看到，我們目前的系統(tǒng)中已經(jīng)在大量的使用redis服務(wù)，但是因為系統(tǒng)不能滿足業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，因此需要遷移到集群服務(wù)中。而這時有兩套集群服務(wù)需要兼容使用，又要滿足所有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)改造的同時不影響線上使用。
4.3、單集群代碼使用以下是案例模擬中原有的單集群Redis使用方式，后續(xù)會通過對這里的代碼進行改造。
public interface CacheService { String get(final String key); void set(String key, String value); void set(String key, String value, long timeout, TimeUnit timeUnit); void del(String key);}4.3.2、實現(xiàn)調(diào)用代碼
public class CacheServiceImpl implements CacheService { private RedisUtils redisUtils = new RedisUtils(); public String get(String key) {return redisUtils.get(key); } public void set(String key, String value) {redisUtils.set(key, value); } public void set(String key, String value, long timeout, TimeUnit timeUnit) {redisUtils.set(key, value, timeout, timeUnit); } public void del(String key) {redisUtils.del(key); }}
目前的代碼對于當(dāng)前場景下的使用沒有什么問題，也比較簡單。但是所有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)都在使用同時，需要改造就不那么容易了。這里可以思考下，看如何改造才是合理的。
五、代碼實現(xiàn)講道理沒有ifelse解決不了的邏輯，不行就在加一行！
此時的實現(xiàn)方式并不會修改類結(jié)構(gòu)圖，也就是與上面給出的類層級關(guān)系一致。通過在接口中添加類型字段區(qū)分當(dāng)前使用的是哪個集群，來作為使用的判斷。可以說目前的方式非常難用，其他使用方改動頗多，這里只是做為例子。
5.1、工程結(jié)構(gòu)itstack-demo-design-2-01
└── src
└── main
└── java
└── org.itstack.demo.design
├── impl
│ └── CacheServiceImpl.java
└── CacheService.java
此時的只有兩個類，類結(jié)構(gòu)非常簡單。而我們需要的補充擴展功能也只是在 CacheServiceImpl 中實現(xiàn)。
5.2、ifelse實現(xiàn)需求public class CacheServiceImpl implements CacheService { private RedisUtils redisUtils = new RedisUtils(); private EGM egm = new EGM(); private IIR iir = new IIR(); public String get(String key, int redisType) {if (1 == redisType) { return egm.gain(key);}if (2 == redisType) { return iir.get(key);}return redisUtils.get(key); } public void set(String key, String value, int redisType) {if (1 == redisType) { egm.set(key, value); return;}if (2 == redisType) { iir.set(key, value); return;}redisUtils.set(key, value); }} 這里的實現(xiàn)過程非常簡單，主要根據(jù)類型判斷是哪個Redis集群。 雖然實現(xiàn)是簡單了，但是對使用者來說就麻煩了，并且也很難應(yīng)對后期的拓展和不停的維護。5.3、測試驗證
接下來我們通過junit單元測試的方式驗證接口服務(wù)，強調(diào)日常編寫好單測可以更好的提高系統(tǒng)的健壯度。
編寫測試類：
@Testpublic void test_CacheService() { CacheService cacheService = new CacheServiceImpl(); cacheService.set('user_name_01', '小傅哥', 1); String val01 = cacheService.get('user_name_01',1); System.out.println(val01);}
結(jié)果：
22:26:24.591 [main] INFO org.itstack.demo.design.matter.EGM - EGM寫入數(shù)據(jù) key：user_name_01 val：小傅哥
22:26:24.593 [main] INFO org.itstack.demo.design.matter.EGM - EGM獲取數(shù)據(jù) key：user_name_01
測試結(jié)果：小傅哥
Process finished with exit code 0
從結(jié)果上看運行正常，并沒有什么問題。但這樣的代碼只要到生成運行起來以后，想再改就真的難了！
六、抽象工廠模式重構(gòu)代碼接下來使用抽象工廠模式來進行代碼優(yōu)化，也算是一次很小的重構(gòu)。
這里的抽象工廠的創(chuàng)建和獲取方式，會采用代理類的方式進行實現(xiàn)。所被代理的類就是目前的Redis操作方法類，讓這個類在不需要任何修改下，就可以實現(xiàn)調(diào)用集群A和集群B的數(shù)據(jù)服務(wù)。
并且這里還有一點非常重要，由于集群A和集群B在部分方法提供上是不同的，因此需要做一個接口適配，而這個適配類就相當(dāng)于工廠中的工廠，用于創(chuàng)建把不同的服務(wù)抽象為統(tǒng)一的接口做相同的業(yè)務(wù)。這一塊與我們上一章節(jié)中的工廠方法模型類型，可以翻閱參考。
6.1、工程結(jié)構(gòu)itstack-demo-design-2-02
└── src
├── main
│ └── java
│ └── org.itstack.demo.design
│ ├── factory
│ │ ├── impl
│ │ │ ├── EGMCacheAdapter.java
│ │ │ └── IIRCacheAdapter.java
│ │ ├── ICacheAdapter.java
│ │ ├── JDKInvocationHandler.java
│ │ └── JDKProxy.java
│ ├── impl
│ │ └── CacheServiceImpl.java
│ └── CacheService.java
└── test
└── java
└── org.itstack.demo.design.test
└── ApiTest.java
抽象工廠模型結(jié)構(gòu)
工程中涉及的部分核心功能代碼，如下；
ICacheAdapter，定義了適配接口，分別包裝兩個集群中差異化的接口名稱。EGMCacheAdapter、IIRCacheAdapter JDKProxy、JDKInvocationHandler，是代理類的定義和實現(xiàn)，這部分也就是抽象工廠的另外一種實現(xiàn)方式。通過這樣的方式可以很好的把原有操作Redis的方法進行代理操作，通過控制不同的入?yún)ο螅刂凭彺娴氖褂谩?p>好，那么接下來會分別講解幾個類的具體實現(xiàn)。6.2、代碼實現(xiàn)6.2.1、定義適配接口public interface ICacheAdapter { String get(String key); void set(String key, String value); void set(String key, String value, long timeout, TimeUnit timeUnit); void del(String key);}
這個類的主要作用是讓所有集群的提供方，能在統(tǒng)一的方法名稱下進行操作。也方面后續(xù)的拓展。
6.2.2、實現(xiàn)集群使用服務(wù)EGMCacheAdapter
public class EGMCacheAdapter implements ICacheAdapter { private EGM egm = new EGM(); public String get(String key) {return egm.gain(key); } public void set(String key, String value) {egm.set(key, value); } public void set(String key, String value, long timeout, TimeUnit timeUnit) {egm.setEx(key, value, timeout, timeUnit); } public void del(String key) {egm.delete(key); }}
IIRCacheAdapter
public class IIRCacheAdapter implements ICacheAdapter { private IIR iir = new IIR(); public String get(String key) {return iir.get(key); } public void set(String key, String value) {iir.set(key, value); } public void set(String key, String value, long timeout, TimeUnit timeUnit) {iir.setExpire(key, value, timeout, timeUnit); } public void del(String key) {iir.del(key); }}
以上兩個實現(xiàn)都非常容易，在統(tǒng)一方法名下進行包裝。
6.2.3、定義抽象工程代理類和實現(xiàn)JDKProxy
public static <T> T getProxy(Class<T> interfaceClass, ICacheAdapter cacheAdapter) throws Exception { InvocationHandler handler = new JDKInvocationHandler(cacheAdapter); ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); Class<?>[] classes = interfaceClass.getInterfaces(); return (T) Proxy.newProxyInstance(classLoader, new Class[]{classes[0]}, handler);}
這里主要的作用就是完成代理類，同時對于使用哪個集群有外部通過入?yún)⑦M行傳遞。
JDKInvocationHandler
public class JDKInvocationHandler implements InvocationHandler { private ICacheAdapter cacheAdapter; public JDKInvocationHandler(ICacheAdapter cacheAdapter) {this.cacheAdapter = cacheAdapter; } public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {return ICacheAdapter.class.getMethod(method.getName(), ClassLoaderUtils.getClazzByArgs(args)).invoke(cacheAdapter, args); }} 在代理類的實現(xiàn)中其實也非常簡單，通過穿透進來的集群服務(wù)進行方法操作。 另外在invoke中通過使用獲取方法名稱反射方式，調(diào)用對應(yīng)的方法功能，也就簡化了整體的使用。 到這我們就已經(jīng)將整體的功能實現(xiàn)完成了，關(guān)于抽象工廠這部分也可以使用非代理的方式進行實現(xiàn)。6.3、測試驗證
編寫測試類：
@Testpublic void test_CacheService() throws Exception { CacheService proxy_EGM = JDKProxy.getProxy(CacheServiceImpl.class, new EGMCacheAdapter()); proxy_EGM.set('user_name_01','小傅哥'); String val01 = proxy_EGM.get('user_name_01'); System.out.println(val01);CacheService proxy_IIR = JDKProxy.getProxy(CacheServiceImpl.class, new IIRCacheAdapter()); proxy_IIR.set('user_name_01','小傅哥'); String val02 = proxy_IIR.get('user_name_01'); System.out.println(val02);} 在測試的代碼中通過傳入不同的集群類型，就可以調(diào)用不同的集群下的方法。JDKProxy.getProxy(CacheServiceImpl.class, new EGMCacheAdapter()); 如果后續(xù)有擴展的需求，也可以按照這樣的類型方式進行補充，同時對于改造上來說并沒有改動原來的方法，降低了修改成本。
結(jié)果：
23:07:06.953 [main] INFO org.itstack.demo.design.matter.EGM - EGM寫入數(shù)據(jù) key：user_name_01 val：小傅哥
23:07:06.956 [main] INFO org.itstack.demo.design.matter.EGM - EGM獲取數(shù)據(jù) key：user_name_01
測試結(jié)果：小傅哥
23:07:06.957 [main] INFO org.itstack.demo.design.matter.IIR - IIR寫入數(shù)據(jù) key：user_name_01 val：小傅哥
23:07:06.957 [main] INFO org.itstack.demo.design.matter.IIR - IIR獲取數(shù)據(jù) key：user_name_01
測試結(jié)果：小傅哥
Process finished with exit code 0
運行結(jié)果正常，這樣的代碼滿足了這次拓展的需求，同時你的技術(shù)能力也給老板留下了深刻的印象。研發(fā)自我能力的提升遠不是外接的壓力就是編寫一坨坨代碼的接口，如果你已經(jīng)熟練了很多技能，那么可以在即使緊急的情況下，也能做出完善的方案。
七、總結(jié)抽象工廠模式，所要解決的問題就是在一個產(chǎn)品族，存在多個不同類型的產(chǎn)品(Redis集群、操作系統(tǒng))情況下，接口選擇的問題。而這種場景在業(yè)務(wù)開發(fā)中也是非常多見的，只不過可能有時候沒有將它們抽象化出來。
你的代碼只是被ifelse埋上了！當(dāng)你知道什么場景下何時可以被抽象工程優(yōu)化代碼，那么你的代碼層級結(jié)構(gòu)以及滿足業(yè)務(wù)需求上，都可以得到很好的完成功能實現(xiàn)并提升擴展性和優(yōu)雅度。
那么這個設(shè)計模式滿足了；單一職責(zé)、開閉原則、解耦等優(yōu)點，但如果說隨著業(yè)務(wù)的不斷拓展，可能會造成類實現(xiàn)上的復(fù)雜度。但也可以說算不上缺點，因為可以隨著其他設(shè)計方式的引入和代理類以及自動生成加載的方式降低此項缺點。
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