Java设计模式之抽象工厂模式详解

1. 抽象工厂模式

1.1 抽象工厂模式的定义

• 针对工厂方法模式无法创建一组相关或相互依赖对象的问题，引入了抽象工厂模式
• 抽象工厂模式的官方定义如下：

一种为访问类提供一个创建一组相关或相互依赖对象的接口，且访问类无须指定所要产品的具体类就能得到同族的、不同等级的产品的模式结构。

1.2 定义解读

提供一个创建一组相关或相互依赖对象的接口

• 相对工厂方法模式，抽象工厂模式的抽象工厂定义了多个创建对象的接口

不同等级的产品

• 不同类的产品，又叫不同等级的产品。
• 工厂方法模式中，只考虑同一等级产品的生产，只是同一等级的产品有很多不同的型号，从而需要创建多个具体工厂
• 就像电子厂只生产游戏机，游戏机有多种类型：插卡的游戏机、插光盘的游戏机、便携式游戏机（玩俄罗斯方块的那种）
• 这时，就发现工厂方法确实抽象不足：都是同一类产品，只是型号有差异，干嘛创建那么多具体工厂

同族的产品

• 现实生活中，电子厂不止生产游戏机，还生产电视机、音箱等产品。
• 这些由一个工厂生产的不同等级的产品，被称为产品族
• 因此，同族的不同等级的产品，就是指一个工厂能生产多类产品，与前面的创建一组相关或相互依赖对象的接口呼应
• 以海尔和TCL两家公司为例，产品族和产品等级的示意图如下

总结起来

• 抽象工厂模式中，工厂不再只生产一类产品，而是可以生产多类产品
• 也就是说，工厂可以支持多种类型的对象的创建
• 调用者无需指定对象类型，就可以通过同一个工厂类创建多种类型的对象

2. UML图

抽象工厂模式的UML图如下：

• 抽象工厂（Abstract Factory）：定义了多个创建产品的接口，可以创建多个不同等级的产品
• 具体工厂（Abstract Factory）：实现抽象工厂中的抽象方法，负责创建具体的产品
• 抽象产品（Product）： 相对工厂方法模式，抽象工厂模式中的产品将是多种等级的。因此，一般会定义多个抽象产品

3. 代码示例

• 以海尔和TCL两家公司为例，实现抽象工厂模式

创建两个抽象产品类

• 假设，产品只有电视机和空调两种等级

public interface TV {
    void play();
}
public interface AirConditioner {
    void heat();
}

创建具体产品类

• 实现抽象产品接口，为海尔和TCL公司创建具体产品类

public class HaierTV implements TV{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("海尔电视机，销量全国领先");
    }
}
public class TCLTV implements TV{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("TCL牌电视机，家家都在看的电视机");
    }
}
public class HaierAirConditioner implements AirConditioner{
    @Override
    public void heat() {
        System.out.println("海尔牌空调，制热效果好，省电又省心~");
    }
}
public class TCLAirConditioner implements AirConditioner {
    @Override
    public void heat() {
        System.out.println("TCL牌空调，制热效果杠杠的");
    }
}

创建抽象工厂类

• 有两个接口，分别用于创建电视机和空调

public interface AbstractFactory {
    TV getTV();
    AirConditioner getAirConditioner();
}

创建具体工厂类

• 创建具体工厂类，分别对应海尔和TCL两家公司，实现具体产品的创建

public class HaierFactory implements AbstractFactory{
    @Override
    public TV getTV() {
        return new HaierTV();
    }
    @Override
    public AirConditioner getAirConditioner() {
        return new HaierAirConditioner();
    }
}
public class TCLFactory implements AbstractFactory{
    @Override
    public TV getTV() {
        return new TCLTV();
    }
    @Override
    public AirConditioner getAirConditioner() {
        return new TCLAirConditioner();
    }
}

4. 总结

4.1 抽象工厂模式的总结

适用场景

• 需要创建的对象是一系列相关或相互依赖的产品族
• 不同环境，需要使用不同产品族（系统中有多个产品族，但每次只使用其中的某一族产品）
  • 例如，Java 的 AWT 中的 Button 和 Text 等构件，在 Windows 和 UNIX 中的本地实现是不同的
  • 这时，可以使用抽象工厂，创建属于不同操作系统的视窗构件。

开闭原则的倾斜性

• 增加一个产品族，只需要增加一个新的工厂类，无需修改已有的工厂 —— 满足开闭原则
• 增加一个新等级的产品，抽象工厂和具体工厂都需要进行修改 —— 不满足开闭原则
• 这样的现象，被称作开闭原则的倾斜性

4.2 工厂模式的总结

简单工厂模式

• 从长期的编程习惯总结出来的简单工厂模式，需要调用者传入对象名称，才能为其创建指定的对象
• 新增对象类型时，需要修改已有代码，违背了开闭原则

工厂方法模式

• 每个工厂只负责创建一种类型的对象，是对简单工厂模式的升级改造
• 虽然遵守了开闭原则，但是容易工厂类过多，且不支持创建一组相关或相互依赖的对象的场景

抽象工厂模式

• 将一组相关或相互依赖的对象，抽象成产品族，每个工厂负责创建一个产品族
• 开闭原则的倾斜性：新增产品族，满足开闭原则；新增产品，不满足开闭原则

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