抽象工厂模式

2021-09-07

一、概述

与工厂方法模式相比，工厂方法模式针对的是一个产品等级结构，而抽象工厂模式需要面对多个产品等级结构，一个工厂等级结构可以负责多个不同产品等级结构中产品对象的创建。因此抽象工厂模式中的具体工厂不只是创建一种产品，而是负责创建一族产品。

抽象工厂模式的定义为：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类。抽象工厂模式又称为Kit模式，是一种对象创建型模式。

抽象工厂模式结构图为：

二、代码设计

抽象工厂模式包括一个抽象工厂类AbstractFactory、多个具体工厂类ConcreteFactory、多个抽象产品类AbstractProduct、以及多个具体产品类ConcreProduct。

抽象工厂类声明多个工厂方法，用来创建不同类型的产品，抽象工厂可以是接口，也可以是抽象类或者具体类，其典型代码如下：

public abstract class AbstractFactory {
  public abstract AbstractProductA createProductA();
  public abstract AbstractProductB createProductB();
}

具体工厂类实现了抽象工厂，每一个具体的工厂方法可以返回一个特定的产品对象，而同一个具体工厂所创建的产品对象构成了一个产品族。对于每一个具体工厂类，典型代码如下：

class ConcreteFactory1 extends AbstractFactory() {
  public AbstractProductA createProductA() {
    return new ConcreProductA1();
  }
  public AbstractProductB createProductB() {
    return new ConcreteProductB1();
  }
}

三、demo

设计一个手机游戏软件，该软件支持Symbian、Android和Windows Mobile等多个操作系统，针对不同的操作系统，该游戏软件提供了不同的游戏操作控制(OperationController)类和游戏界面控制(InterfaceController)类。

抽象工厂AbstractFactory类设计如下：

public interface OSFactory() {
  OperationController EnableOperationController();
  InterfaceController EnableInterfaceController();
}

抽象产品AbstractProduct类设计如下：

1
2
3

public interface InterfaceController() {
  void showInterfaceControllerTips();
}

1
2
3

public interface OperationController() {
  void showOperationControllerTips();
}

具体工厂ConcreteFactory类设计如下：

public class SymbianFactory implements OSFactory {
  public OperationController EnableOperationController() {
    return new SymbianOperationController();
  }
  
  public InterfaceController EnableInterfaceController() {
    return new SymbianInterfaceController();
  }
}

public class WinPhoneFactory implements OSFactory{
    @Override
    public OperationController EnableOperationController() {
        return new WinPhoneOperationFactory();
    }

    @Override
    public InterfaceController EnableInterfaceController() {
        return new WinPhoneInterfaceController();
    }
}

public class AndroidFactory implements OSFactory{
    @Override
    public OperationController EnableOperationController() {
        return new AndroidOperationController();
    }

    @Override
    public InterfaceController EnableInterfaceController() {
        return new AndroidInterfaceController();
    }
}

具体产品ConcreteProduct类设计如下：

public class AndroidInterfaceController implements InterfaceController{    
    @Override    
    public void showInterfaceControllerTips() {        
        System.out.println("Android OS enable InterfaceController");    
    }
}

public class AndroidOperationController implements OperationController{    
    @Override    
    public void showOperationControllerTips() {        
        System.out.println("Android OS enable OperationController");    
    }
}

public class SymbianInterfaceController implements InterfaceController{    
    @Override    
    public void showInterfaceControllerTips() {        
        System.out.println("Symbian OS enable InterfaceController");    
    }
}

public class SymbianOperationController implements OperationController{    
    @Override    
    public void showOperationControllerTips() {        
        System.out.println("Symbian OS enable OperationController");    
    }
}

public class WinPhoneInterfaceController implements InterfaceController{    
    @Override    
    public void showInterfaceControllerTips() {        
        System.out.println("WinPhone OS enable InterfaceController");    
    }
}

public class WinPhoneOperationFactory implements OperationController{    
    @Override    
    public void showOperationControllerTips() {        
        System.out.println("WinPhone OS enable OperationController");    
    }
}

客户端调用代码如下：

public static void main(String args[]) {  
    OSFactory factory;  
    OperationController operationController;  
    InterfaceController interfaceController;  
    factory = new SymbianFactory();  
    operationController = factory.EnableOperationController();  
    interfaceController = factory.EnableInterfaceController();
    operationController.showOperationControllerTips();
    interfaceController.showInterfaceControllerTips();
}

运行结果如下：

四、总结

1. 优点

抽象工厂模式隔离了具体类的生成，使得客户并不需要知道什么被创建。由于这种隔离，更换一个具体工厂就变得相对容易，所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的那些公共接口，因此只需改变具体工厂的实例，就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。
当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。
增加新的产品族很方便，无须修改已有系统，符合“开闭原则”。

2. 缺点

增加新的产品等级结构麻烦，需要对原有系统进行较大的修改，甚至需要修改抽象层代码，这显然会带来较大的不便，违背了“开闭原则”。

3. 适用场景

一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节，这对于所有类型的工厂模式都是很重要的，用户无须关心对象的创建过程，将对象的创建和使用解耦。
系统中有多于一个的产品族，而每次只使用其中某一产品族。可以通过配置文件等方式来使得用户可以动态改变产品族，也可以很方便地增加新的产品族。
属于同一个产品族的产品将在一起使用，这一约束必须在系统的设计中体现出来。同一个产品族中的产品可以是没有任何关系的对象，但是它们都具有一些共同的约束，如同一操作系统下的按钮和文本框，按钮与文本框之间没有直接关系，但它们都是属于某一操作系统的，此时具有一个共同的约束条件：操作系统的类型。
产品等级结构稳定，设计完成之后，不会向系统中增加新的产品等级结构或者删除已有的产品等级结构。