[设计模式]抽象工厂模式

简介

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

抽象工厂模式是一种类创建型模式可参考 设计模式 创建型模式)。

结构

图-抽象工厂模式结构图

抽象工厂模式包含以下角色:

  • AbstractFactory(抽象工厂)
  • ConcreteFactory(具体工厂)
  • AbstractProduct(抽象产品)
  • ConcreteProduct(具体产品)

AbstractProduct : 声明一个接口,这个接口中包含产品对象类型。

abstract class AbstractProductA {
 public abstract void show();
 }
 
 abstract class AbstractProductB {
 public abstract void show();
 }

ConcreteProduct : 定义一个产品对象,这个产品对象是由相关的具体工厂创建的。

class ConcreteProductA1 extends AbstractProductA {
     @Override
 public void show() {
         System.out.println("ConcreteProductA1");
     }
 }
 
 class ConcreteProductA2 extends AbstractProductA {
     @Override
 public void show() {
         System.out.println("ConcreteProductA2");
     }
 }
 
 class ConcreteProductB1 extends AbstractProductB {
     @Override
 public void show() {
         System.out.println("ConcreteProductB1");
     }
 }
 
 class ConcreteProductB2 extends AbstractProductB {
     @Override
 public void show() {
         System.out.println("ConcreteProductB2");
     }
 }

AbstractFactory : 声明一个接口,这个接口中包含创建抽象产品对象的方法。

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

ConcreteFactory : 实现创建具体产品对象的方法。

class ConcreteFactory1 extends AbstractFactory {
     @Override
 public AbstractProductA createProductA() {
 return new ConcreteProductA1();
     }
 
     @Override
 public AbstractProductB createProductB() {
 return new ConcreteProductB1();
     }
 }
 
 class ConcreteFactory2 extends AbstractFactory {
     @Override
 public AbstractProductA createProductA() {
 return new ConcreteProductA2();
     }
 
     @Override
 public AbstractProductB createProductB() {
 return new ConcreteProductB2();
     }
 }

Client : 只使用 AbstractFactory AbstractProduct 声明的接口。

public class AbstarctFactoryPattern {
 public static void main(String[] args) {
         AbstractFactory  factory1  = new ConcreteFactory1();
         AbstractProductA productA1 = factory1.createProductA();
         AbstractProductB productB1 = factory1.createProductB();
         productA1.show();
         productB1.show();
 
         AbstractFactory  factory2  = new ConcreteFactory2();
         AbstractProductA productA2 = factory2.createProductA();
         AbstractProductB productB2 = factory2.createProductB();
         productA2.show();
         productB2.show();
     }
 }

运行结果

ConcreteProductA1
 ConcreteProductB1
 ConcreteProductA2
 ConcreteProductB2

动机

一个系统要独立于它的产品的创建、组合和表示时。

一个系统要由多个产品系列中的一个来配置时。

当你要强调一系列相关的产品对象的设计以便进行联合使用时。

当你提供一个产品类库,而只想显示它们的接口而不是实现时。

要点

优点

(1)抽象工厂模式隔离了具体类的生成,用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,因此只需要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“开放封闭原则”

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。

实例

众所周知,苹果和三星这两家世界级的电子产品厂商都生产手机和电脑。

我们以生产手机和电脑为例,演示一下抽象工厂模式的应用

AbstractProduct 角色

首先,定义手机和电脑两个抽象接口,他们都有各自的产品信息

interface Telephone {
 public String getProductInfo();
}

interface Computer {
 public String getProductInfo();
}

ConcreteProduct 角色

ConcreteProduct 根据 AbstractProduct 来定义具体的产品属性、方法。

在我们的例子中,苹果、三星两家公司的手机和电脑都有各自的具体产品信息。

class AppleTelephone implements Telephone {

    @Override
 public String getProductInfo() {
 return "苹果手机,采用ios系统";
    }
}

class SamsungTelephone implements Telephone {

    @Override
 public String getProductInfo() {
 return "三星手机,采用android系统";
    }
}

class AppleComputer implements Computer {

    @Override
 public String getProductInfo() {
 return "苹果电脑,采用mac系统";
    }
}

class SamsungComputer implements Computer {

    @Override
 public String getProductInfo() {
 return "三星电脑,采用windows系统";
    }
}

AbstractFactory 角色

苹果,三星这两个厂商都生产手机和电脑。所以它们可以有一个抽象父类或父接口,提供生产手机和生产电脑的方法。

interface ElectronicFactory {
 
 public Telephone produceTelephone();

 public Computer produceComputer();
}

ConcreteFactory 角色

苹果、三星工厂分别实现父接口,生产不同类型的产品。

class AppleFactory implements ElectronicFactory {

    @Override
 public Telephone produceTelephone() {
 return new AppleTelephone();
    }

    @Override
 public Computer produceComputer() {
 return new AppleComputer();
    }
}

class SamsungFactory implements ElectronicFactory {

    @Override
 public Telephone produceTelephone() {
 return new SamsungTelephone();
    }

    @Override
 public Computer produceComputer() {
 return new SamsungComputer();
    }
}

测试代码

public class PhoneFactoryDemo {
 public static void main(String[] args) {
        ElectronicFactory appleFactory = new AppleFactory();
        Telephone phone = appleFactory.produceTelephone();
        System.out.println(phone.getProductInfo());
        Computer computer = appleFactory.produceComputer();
        System.out.println(computer.getProductInfo());
    }
}

运行结果

苹果手机,采用ios系统
苹果电脑,采用mac系统

推荐阅读

本文属于 设计模式系列

简单工厂模式属于工厂模式家族,欢迎参考阅读 简单工厂模式工厂方法模式

参考资料

《大话设计模式》 《HeadFirst设计模式》 

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