[设计模式/Java] 设计模式之抽象工厂模式【12】

概述：抽象工厂模式

模式定义

  • 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是围绕一个超级工厂创建其他工厂。
  • 该超级工厂又称为其他工厂的工厂。
  • 这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
  • 抽象工厂模式提供了一种创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定具体实现类。通

过使用抽象工厂模式，可以将客户端与具体产品的创建过程解耦，使得客户端可以通过工厂接口来创建一族产品。

  • 核心思路：
  • 在一个产品族中定义多个产品，由具体工厂实现创建这些产品的方法。
  • 关键代码

在一个工厂中聚合多个同类产品的创建方法。

  • 产品族 vs 产品种类
  • 产品族：一个品牌下面的所有产品；例如华为下面的手机，路由器，电脑 称为华为的产品族；
  • 产品种类：多个品牌下面的同种产品；例如华为和小米下面的手机 称为一个产品种类；

模式的组成

  • 抽象工厂（Abstract Factory）：声明了一组用于创建产品对象的方法，每个方法对应一种产品类型。抽象工厂可以是接口或抽象类。
  • 具体工厂（Concrete Factory）：实现了抽象工厂接口，负责创建具体产品对象的实例。
  • 抽象产品（Abstract Product）：定义了一组产品对象的共同接口或抽象类，描述了产品对象的公共方法。
  • 具体产品（Concrete Product）：实现了抽象产品接口，定义了具体产品的特定行为和属性。

抽象工厂模式通常涉及一族相关的产品，每个具体工厂类负责创建该族中的具体产品。
客户端通过使用抽象工厂接口来创建产品对象，而不需要直接使用具体产品的实现类。

模式特点

优点

  • 确保同一产品族的对象一起工作。

  • 客户端不需要知道每个对象的具体类，简化了代码。

  • 一个（品牌的）产品族中的多个产品对象被设计成一起工作时，它能保证客户端始终只使用同一品牌/产品族中的产品对象

将一个系列的产品统一一起创建

缺点

  • 扩展产品种类非常困难。增加一个新的产品种类需要修改抽象工厂和所有具体工厂的代码。
  • 产品种类的扩展非常困难，要增加一个系列的某一产品，既要修改工厂抽象类里加代码，又修改具体的实现类里面加代码；
  • 增加了系统的抽象性和理解难度；

适用场景

  • 一系列相关产品对象（属于同一产品族）一起创建时需要大量的重复代码；
  • 提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而使得客户端不依赖于具体的实现；

抽象工厂模式符合依赖抽象原则

  • 创建对象实例时，不要直接 new 一个对象， 而是把创建对象的动作放在一个工厂的方法中；
  • 不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现接口；
  • 不要覆盖基类中已经实现的方法；

案例实践

案例 : 手机产品、路由器产品

  • 有手机和路由器两种产品，有华为和小米两种品牌，两种品牌都可以生产手机和路由器；

  • 有手机和路由器两种产品，定义2个接口；

  • 小米和华为都可以生产这两种产品，所以有4个产品实现类；

  • 现在需要创建华为和小米的工厂类，先将工厂类进行抽象，里面有创建两个产品的方法，返回的是产品的接口类；（抽象工厂类）

  • 创建华为和小米的工厂实现类，继承工厂类接口，实现创建各自产品的方法；（工厂实现类）

  • 客户端调用时，直接用工厂接口类创建需要的工厂，拿到对应的产品；

IPhoneProduct / IRouterProduct : 抽象产品接口

  • 手机产品接口
public interface IPhoneProduct {
    //开机
    void start();
    //关机
    void shutdown();
    //打电话
    void callup();
    //发邮件
    void sendSMS();
}
  • 路由器产品接口
public interface IRouterProduct {
    //开机
    void start();
    //关机
    void shutdown();
    //打开wifi
    void openwifi();
    //设置
    void setting();
}

不同工厂的产品族下的具体产品

HuaweiPhone / HuaweiRouter : 华为产品族

  • HuaweiPhone
public class HuaweiPhone implements IPhoneProduct {

    @Override
    public void start() {
	System.out.println("开启华为手机");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
	System.out.println("关闭华为手机");
    }

    @Override
    public void callup() {
	System.out.println("华为手机打电话");
    }

    @Override
    public void sendSMS() {
	System.out.println("华为手机发邮件");
    }
}
  • HuaweiRouter

华为路由器实现类

public class HuaweiRouter implements IRouterProduct {

    @Override
    public void start() {
        System.out.println("开启华为路由器");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
	System.out.println("关闭华为路由器");
    }

    @Override
        public void openwifi() {
	System.out.println("打开华为wifi");
    }

    @Override
    public void setting() {
	System.out.println("设置华为路由器");
    }
}

XiaomiPhone / XiaomiRouter : 小米产品族

  • XiaomiPhone

小米手机实现类

public class XiaomiPhone implements IPhoneProduct {

    @Override
    public void start() {
	System.out.println("开启小米手机");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
	System.out.println("关闭小米手机");
    }

    @Override
    public void callup() {
	System.out.println("小米手机打电话");
    }

    @Override
    public void sendSMS() {
	System.out.println("小米手机发邮件");
    }
}
  • XiaomiRouter

小米路由器实现类

public class XiaomiRouter implements IRouterProduct {

    @Override
    public void start() {
	System.out.println("开启小米路由器");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
	System.out.println("关闭小米路由器");
    }

    @Override
    public void openwifi() {
	System.out.println("打开小米wifi");
    }

    @Override
    public void setting() {
	System.out.println("设置小米路由器");
    }
}

HuaweiFactory / XiaomiFactory : 不同工厂的具体工厂类

华为和小米工厂实现类，继承工厂接口

HuaweiFactory

华为工厂实现类

public class HuaweiFactory implements IProductFactory {

    @Override
    public IPhoneProduct phoneProduct() {
	return new HuaweiPhone();
    }

    @Override
    public IRouterProduct routerProduct() {
	return new HuaweiRouter();
    }
}

XiaomiFactory

小米工厂实现类

public class XiaomiFactory implements IProductFactory {

    @Override
    public IPhoneProduct phoneProduct() {
    	return new XiaomiPhone();
    }

    @Override
    public IRouterProduct routerProduct() {
	return new XiaomiRouter();
    }
}

Client

客户端，通过 IProductFactory 创建各自的工厂，通过工厂拿到对应的产品

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        
	System.out.println("============小米产品============");
	//创建小米工厂
	IProductFactory xiaomiFactory = new XiaomiFactory();

	//生产小米手机
	IPhoneProduct xiaomiPhone = xiaomiFactory.phoneProduct();
	xiaomiPhone.start();
	xiaomiPhone.sendSMS();

	//生产小米路由器
	IRouterProduct xiaomiRouter = xiaomiFactory.routerProduct();
	xiaomiRouter.openwifi();
	xiaomiRouter.setting();


	System.out.println("============华为产品============");
	//创建华为工厂
	IProductFactory huaweiFactory = new HuaweiFactory();

	//生产华为手机
	IPhoneProduct huaweiPhone = huaweiFactory.phoneProduct();
	huaweiPhone.start();
	huaweiPhone.sendSMS();

	//生产华为路由器
	IRouterProduct huaweiRouter = huaweiFactory.routerProduct();
	huaweiRouter.openwifi();
	huaweiRouter.setting();
    }
}

延申：新增产品族 or 新增产品种类？

抽象工厂模式的实现就是这样，还记得前面讲的产品族和产品等级的概念吗，如果新增一个产品族或产品种类会怎样？

新增产品族（新增品牌）

  • 如果扩展一个产品族，例如新增一个手机，也就是说新增一个品牌来生产手机，如下图所示（黄色字体为新增一个产品等级需要做的事），新增一个产品族不用修改原来的代码，符合OCP原则(开闭原则)，这是非常舒服的；

新增产品种类

  • 我们会发现，拓展一个产品种类是【非常困难】的，例如产品族中新增一个笔记本电脑，也就是说华为和小米现在可以生产电脑了，如下图所示（黄色字体为新增一个产品种类需要做的事），对顶层的工厂接口类也要修改，这是非常麻烦的；

Y 推荐文献

X 参考文献

内容完全错误（尤其是代码实现），容易误导。

posted @ 2025-04-06 10:46  千千寰宇  阅读(54)  评论(0)    收藏  举报