抽象工厂模式

2018年8月24日17:20:30

抽象工厂模式

定义

借我一只晨光的铅笔，明天就还给你。

现在我可以还你晨光的铅笔了，你早已不在了，明天还是明天。

抽象工厂模式（Abstract Factory），提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。——《设计模式：可复用面向对象软件的基础》

使用场景

首先要来认识两个新概念：产品族和产品等级结构 。

产品族，是指不同产品等级结构中，功能相关的产品组成的家族。

产品等级结构, 即产品的继承结构，继承（或实现）同一抽象产品的具体产品属于同一产品等级结构。

在后面的代码示例中，晨光文具和真彩文具是两个产品族，继承（或实现）铅笔抽象产品的晨光铅笔和真彩铅笔是一个产品等级结构，继承（或实现）橡皮抽象产品的晨光铅笔和真彩铅笔是另一个产品等级结构。【这个我用了继承（或实现）是因为Java中有接口是实现的，抽象类是继承的，抽象产品既可以是接口，也可以是抽象类，为了不误导我自己，特意加上。】例子还有：Intel的主板、芯片组、CPU是一个产品族，AMD的主板、芯片组、CPU也是一个产品族，而这里有三个产品等级结构，分别是：主板、芯片组、CPU。

想代码示例的时候，想我们经常用的东西，就想到了文具，想到了晨光和真彩。查了一下，没想到小小文具，营业额超十亿。

现在我们的目标是先赚他一个亿，开一家博客园文具（产品族），产品等级结构呢，他们都有，我们直接继承（或实现）他们的抽象产品类就好了，多方便。这就是抽象工厂模式的好处。增加一个产品族，不用破坏原来代码结构，符合开闭原则。

但是只有老产品，没有什么竞争力，要不我们增加一个新产品即新的产品等级结构，暂时就是码农作弊专用智能笔，帮你轻松应对笔试，这时我们就要在博客园文具（产品族）添加新成员，需要在博客园文具具体工厂类中添加相关创建新产品的代码，不符合开闭原则。这就是抽象工厂模式的缺点了。

综上所述，结合其他情况，以下情况可以使用抽象工厂模式：

1、一个系统不应当依赖于产品实例如何被创建、组合和表达的细节，这对于所有类型的工厂模式都是重要的。

2、系统有多于一个的产品，且每次只使用其中一个产品族。

3、属于同一产品族的产品将在一起使用，这一约束应该在系统设计中体现出来。

4、所有产品以自己继承（或实现）的接口出现，从而客户端不依赖于具体实现。

第1点，毋庸置疑。第2点和第3点，说的是我选择晨光文具，我使用的就是晨光的铅笔就要使用晨光的橡皮，要配套使用，不能是我使用了晨光的铅笔却使用真彩的橡皮。这个约束在这个例子看起来有点牵强，但是想一下这样的场景：期末考试要同一文具，有两种选择，一种是晨光，一种是真彩，他们是配套的，晨光的铅笔配晨光的橡皮，真彩的铅笔配真彩的橡皮，这样就舒服了。第4点，面向接口编程，降低耦合。

第2点和第3点，用上面提到的Intel、AMD产品族更贴切，Intel的CPU是无法和AMD的主板匹配的，AMD的CPU也无法和Intel的主板匹配，所以组装电脑的时候，就默认有这个约束：只能使用同一个产品族中的产品。

关于抽象工厂模式的起源，是用于创建分属于不同操作系统的视窗构建。比如：命令按键（Button）与文字框（Text)都是视窗构建，在UNIX操作系统的视窗环境和Windows操作系统的视窗环境中，这两个构建有不同的本地实现，它们的细节有所不同。视窗构建时，只能选择一个操作系统的Button和Text，如果不是，两个操作系统都用不了，我要这视窗有何用？

角色

抽象工厂角色（Abstract Factory）：具体工厂（产品族）公共接口

具体工厂角色（Concrete Factory）：产品族

抽象产品角色（Abstract Product）：产品等级结构

具体产品角色（Concrete Product）：产品

图示

代码示例

代码示例类依赖关系图：

抽象工厂角色（AbstractFactory.java）

public interface AbstractFactory {
	public Pencil createPencil();
	public Eraser createEraser();
}

具体工厂角色（ChenGuangFactory.java、TrueColorFactory.java）

// 晨光工厂
public class ChenGuangFactory implements AbstractFactory {

	@Override
	public Pencil createPencil() {
		return new ChenGuangPencil();
	}

	@Override
	public Eraser createEraser() {
		return new ChenGuangEraser();
	}

}
// 真彩工厂
public class TrueColorFactory implements AbstractFactory{

	@Override
	public Pencil createPencil() {
		return new TrueColorPencil();
	}

	@Override
	public Eraser createEraser() {
		return new TrueColorEraser();
	}

}

抽象产品角色（Pencil.java、Eraser.java）

// 铅笔
public interface Pencil {
	public void draw();
}
// 橡皮
public interface Eraser {
	public void erase();
}

具体产品角色（ChenGuangPencil.java、TrueColorPencil.java、ChenGuangEraser.java、TrueColorEraser.java）

// 晨光铅笔
public class ChenGuangPencil implements Pencil {

	@Override
	public void draw() {
		System.out.println("用晨光铅笔画图。");
	}

}
// 真彩铅笔
public class TrueColorPencil implements Pencil {

	@Override
	public void draw() {
		System.out.println("用真彩铅笔画图。");
	}

}

// 晨光橡皮
public class ChenGuangEraser implements Eraser {

	@Override
	public void erase() {
		System.out.println("用晨光橡皮擦除晨光铅笔画的图。");
	}

}
// 真彩橡皮
public class TrueColorEraser implements Eraser {

	@Override
	public void erase() {
		System.out.println("用真彩橡皮擦除真彩铅笔画的图。");
	}

}

测试类（AbstractFactoryTest.java）

public class AbstractFactoryTest {

	public static void main(String[] args) {
		// 1、晨光
		AbstractFactory factory = new ChenGuangFactory();
		Pencil pencil = factory.createPencil();
		pencil.draw(); // 用晨光铅笔画图。
		Eraser eraser = factory.createEraser();
		eraser.erase(); // 用晨光橡皮擦除晨光铅笔画的图。
		
		// 2、真彩
		AbstractFactory factoryT = new TrueColorFactory();
		Pencil pencilT = factoryT.createPencil();
		pencilT.draw(); // 用真彩铅笔画图。
		Eraser eraserT = factoryT.createEraser();
		eraserT.erase(); // 用真彩橡皮擦除真彩铅笔画的图。
	}

}

测试结果：

优点

1、拥有简单工厂模式、工厂方法模式一样的优点：客户端不需要知道对象被创建的细节

2、当产品族中多个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个产品族中的产品。

3、增加产品族，符合开闭原则。

缺点

1、增加产品等级结构时，不符合开闭原则。

总结

抽象工厂模式在工厂方法模式的基础上，增添了产品族和产品等级结构的概念，以及只使用同一个产品族中的约束，使得抽象工厂模式符合现实生活中的某些场景，成为实用的设计模式，再加上抽象工厂模式实现高内聚低耦合，也为其广泛应用提供基础。

完

（给晨光和真彩做广告，是不是应该收点广告费？？？）

参考：

《JAVA与模式》之抽象工厂模式

2018年8月25日18:31:58