设计模式——抽象工厂模式

进一步优化工厂方法模式，将之泛化，以适应更加复杂的业务结构。

抽象工厂模式

抽象工厂模式是工厂方法模式的泛化版，在工厂方法模式中，每个具体的工厂类只能生产一种具体产品，而在抽象工厂方法模式中，每个具体的工厂可以生产多个具体产品。

引入两个概念

• 产品等级结构：即产品的继承结构，如一个抽象类是手机，其子类有iPhone、Huawei等，则抽象手机与具体品牌的手机之间构成了一个产品等级结构。
• 产品族：在抽象工厂模式中，产品族是指同一个工厂生产的，位于不同产品等级结构中的一组产品，如Apple公司生产的iPhone、iPad，iPhone位于手机产品等级结构中，iPad位于平板电脑产品等级结构中。

角色

1. Abstract Factory（抽象工厂）

   抽象工厂用于声明生产抽象产品的方法，在一个抽象工厂中可以定义一组方法，每个方法对应一个产品等级结构。

2. Concrete Factory（具体工厂）

   具体工厂实现了抽象工厂声明的生成抽象产品的方法，生成一组具体产品，这些产品构成了一个产品族，每个产品都位于某个产品等级结构中。

3. Abstract Product（抽象产品）

   抽象产品为每种产品声明接口，在抽象产品中定义了产品的抽象业务方法。

4. Concrete Product （具体产品）

   具体产品定义具体工厂生产的具体产品对象，实现抽象产品接口中定义的业务方法。

类图

image.png

实例

定义抽象产品手机

public interface Phone {
    public void powerOn();
}

定义该产品等级结构中的具体产品

public class iPhone implements Phone {
    @Override
    public void powerOn() {
        System.out.println("The iPhone is powered on.");
    }
}

public class HuaweiPhone implements Phone {
    @Override
    public void powerOn() {
        System.out.println("The Huawei phone is powered on.");
    }
}

定义抽象产品平板电脑

public interface Pad {
    public void powerOn();
}

定义该产品等级结构中的具体产品

public class iPad implements Pad {
    @Override
    public void powerOn() {
        System.out.println("The iPad is powered on.");
    }
}

public class HuaweiPad implements Pad {
    @Override
    public void powerOn() {
        System.out.println("The Huawei pad is powered on.");
    }
}

定义抽象工厂类，其中声明了生产两个抽象产品的方法

public interface DeviceFactory {
    public Phone producePhone();

    public Pad producePad();
}

定义两个具体工厂，每个具体工厂都实现了抽象工厂中声明的生产抽象产品的方法

public class Apple implements DeviceFactory {
    @Override
    public Phone producePhone() {
        return new iPhone();
    }

    @Override
    public Pad producePad() {
        return new iPad();
    }
}

public class Huawei implements DeviceFactory {
    @Override
    public Phone producePhone() {
        return new HuaweiPhone();
    }

    @Override
    public Pad producePad() {
        return new HuaweiPad();
    }
}

客户端测试类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        DeviceFactory deviceFactory = new Apple();
        Phone phone = deviceFactory.producePhone();
        phone.powerOn();
        Pad pad = deviceFactory.producePad();
        pad.powerOn();

        deviceFactory = new Huawei();
        Phone phone1 = deviceFactory.producePhone();
        phone1.powerOn();
        Pad pad1 = deviceFactory.producePad();
        pad1.powerOn();
    }
}

运行结果为

The iPhone is powered on.
The iPad is powered on.
The Huawei phone is powered on.
The Huawei pad is powered on.

模式优缺点

优点

• 抽象工厂模式隔离了具体类的生产，使得客户端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，所有的具体工程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；
• 当一个产品族中的对各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。这对一些需要根据当前环境来决定其行为的软件系统来说非常实用；
• 增加新的具体工厂和产品族很方便，无需修改已有系统，符合开闭原则。

缺点

• 在添加新的产品对象时，难以扩展抽象工厂来生产新种类的产品，这是因为在抽象工厂角色中规定了所有可能被创建的产品集合，要支持新种类的产品就意味着要对该接口进行扩展，而这将涉及对抽象工厂角色及其所有子类的修改。