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设计模式教程(4-抽象工厂模式)

2021.07.02

抽象工厂模式.png

前言

产品等级结构

产品等级结构即产品的继承结构,如一个抽象类是电视机,其子类有海尔电视机、海信电视机、TCL 电视机,则抽象电视机与具体品牌的电视机之间构成了一个产品等级结构,抽象电视机是父类,而具体品牌的电视机是其子类。

产品族

在抽象工厂模式中,产品族是指由同一个工厂生产的,位于不同产品等级结构中的一组产品,如海尔电器工厂生产的海尔电视机、海尔电冰箱,海尔电视机位于电视机产品等级结构中,海尔电冰箱位于电冰箱产品等级结构中。

产品族.gif

1 定义

抽象工厂模式 (Abstract Factory Pattern):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,属于对象创建型模式。

2 UML 类图

简单工厂模式包含如下角色:

(1)Factory:工厂角色
工厂角色负责实现创建所有实例的内部逻辑

2)Product:抽象产品角色
抽象产品角色是所创建的所有对象的父类,负责描述所有实例所共有的公共接口

(3)ConcreteProduct:具体产品角色
具体产品角色是创建目标,所有创建的对象都充当这个角色的某个具体类的实例。

简单工厂.png

3 实现方式

3.1 抽象产品类AbstractProductA

/**
 * 抽象产品
 */
public interface AbstractProductA {
    void eat();
}

3.2 具体产品A1

public class ProductA1 implements AbstractProductA {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("A1 eat...");
    }
}

3.3 具体产品A2

public class ProductA2 implements AbstractProductA {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("A2 eat...");
    }
}

3.4 抽象产品类AbstractProductB

/**
 * 抽象产品
 */
public interface AbstractProductB {
    void eat();
}

3.5 具体产品B1

public class ProductB1 implements AbstractProductB {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("B1 eat...");
    }
}

3.6 具体产品B2

public class ProductB2 implements AbstractProductB {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("B2 eat...");
    }
}

3.7 抽象工厂

/**
 * 工厂类,生成各个具体产品
 */
public interface AbstractFactory {
    AbstractProductA createProductA();

    AbstractProductB createProductB();
}

3.8 具体工厂1,生成产品A和B

public class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {

    @Override
    public AbstractProductA createProductA() {
        AbstractProductA productA1 = new ProductA1();
        return productA1;
    }

    @Override
    public AbstractProductB createProductB() {
        AbstractProductB productB1 = new ProductB1();
        return productB1;
    }
}

3.9 具体工厂2,生成产品A和B

public class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory {

    @Override
    public AbstractProductA createProductA() {
        AbstractProductA productA2 = new ProductA2();
        return productA2;
    }

    @Override
    public AbstractProductB createProductB() {
        AbstractProductB productB2 = new ProductB2();
        return productB2;
    }
}

测试:

public class AbstractFactoryMainTest {

    public static void main(String[] args) {

        AbstractFactory factory = new ConcreteFactory1();
        AbstractProductA productA = factory.createProductA();
        productA.eat();

        AbstractProductB productB = factory.createProductB();
        productB.eat();

        AbstractFactory factory2 = new ConcreteFactory2();
        AbstractProductA productA2 = factory2.createProductA();
        productA2.eat();

        AbstractProductB productB2 = factory2.createProductB();
        productB2.eat();
    }
}

4 优缺点

4.1 优点

  1. 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。另外,应用抽象工厂模式可以实现高内聚低耦合的设计目的,因此抽象工厂模式得到了广泛的应用。
  2. 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。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,是一种非常实用的设计模式。
  3. 增加新的具体工厂和产品族很方便,无须修改已有系统,符合“开闭原则”。

4.2 缺点

  1. 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,而这将涉及到对抽象工厂角色及其所有子类的修改,显然会带来较大的不便。
  2. 开闭原则的倾斜性(增加新的工厂和产品族容易,增加新的产品等级结构麻烦)。