设计模式 之 抽象工厂模式
项目源码：https://gitee.com/Jacob-gitee/DesignMode CSDN ：blog.csdn.net/jacob
女娲的失误
工厂模式中讲了女娲造人的故事。人是造出来了，世界也热闹了，可是低头一看，都是清一色的类型，缺少关爱、仇恨、喜怒哀乐等情绪，人类的生命太平淡了，女娲一想，猛然一拍脑袋，忘记给人类定义性别了，那怎么办？抹掉重来，于是人类经过一次大洗礼，所有的人种都消灭掉了，世界又是空无一物，寂静而又寂寞。
由于女娲之前的准备工作花费了非常大的精力，比如准备黄土、八卦炉等，从头开始建立所有的事物也是不可能的，那就想在现有的条件下重新造人，尽可能旧物利用嘛。人种 （Product产品类）应该怎么改造呢？怎么才能让人类有爱有恨呢？是神仙当然有办法了，定义互斥的性别，然后在每个个体中埋下一颗种子：异性相吸，成熟后就一定会去找个异性（这就是我们说的爱情原动力）。从设计角度来看，一个具体的对象通过两个坐标就可以确 定：肤色和性别。
产品类分析完毕了，生产的工厂类（八卦炉）该怎么改造呢？只有一个生产设备，要么生产出来的全都是男性，要么都是女性。那不行呀，这么翻天覆地的改造就是为了产生不同 性别的人类。有办法了！把目前已经有的生产设备——八卦炉拆开，于是女娲就使用了“八 卦复制术”，把原先的八卦炉一个变两个，并且略加修改，就成了女性八卦炉（只生产女性 人种）和男性八卦炉（只生产男性人种），于是乎女娲就开始准备生产了，其类图如图9-2所示。
这个类图虽然大，但是比较简单。Java的典型类图，一个接口，多个抽象类，然后是N个实现类，每个人种都是一个抽象类，性别是在各个实现类中实现的。特别需要说明的是 HumanFactory接口，在这个接口中定义了三个方法，分别用来生产三个不同肤色的人种，也就是我们在图9-1中的Y坐标，它的两个实现类分别是性别，也就是图9-1中的X坐标，通过X 坐标（性别）和Y坐标（肤色）唯一确定了一个生产出来的对象。我们来看看相关的实现，Human接口。
/**
* @program: DesignMode
* @description: 人种接口
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 10:57
**/
public interface Human {
//每个人种都有相应的颜色
public void getColor();
//人类会说话
public void talk();
//每个人都有性别
public void getSex();
}人种有三个抽象类，负责人种的抽象属性定义：肤色和语言。白色人种、黑色人种、黄 色人种分别如代码。
/**
* @program: DesignMode
* @description: 黑色人种
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 11:14
**/
public abstract class AbstractBlackHuman implements Human{
//黑色人种的皮肤颜色是黑色的
@Override
public void getColor() {
System.out.println("黑色人种的皮肤颜色是黑色的！");
}
//黑色人种讲话
@Override
public void talk() {
System.out.println("黑色人种会说话，一般人听不懂。");
}
}/**
* @program: DesignMode
* @description: 白色人种
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 11:13
**/
public abstract class AbstractWhiteHuman implements Human {
//白色人种的皮肤颜色是白色的
@Override
public void getColor() {
System.out.println("白色人种的皮肤颜色是白色的！");
}
//白色人种讲话
@Override
public void talk() {
System.out.println("白色人种会说话，一般说的都是单字节。");
}
}/**
* @program: DesignMode
* @description: 黄色人种
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 11:16
**/
public abstract class AbstractYellowHuman implements Human {
//黄色人种的皮肤颜色是黄色的
@Override
public void getColor() {
System.out.println("黄色人种的皮肤颜色是黄色的！");
}
//黄色人种讲话
@Override
public void talk() {
System.out.println("黄色人种会说话，一般说的都是双字节。");
}
}每个抽象类都有两个实现类，分别实现公共的最细节、最具体的事物：肤色和语言。具 体的实现类实现肤色、性别定义。
/**
* @program: DesignMode
* @description: 黑色女性人种
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 11:21
**/
public class FemaleBlackHuman extends AbstractBlackHuman {
@Override
public void getSex() {
System.out.println("黑色女性人种");
}
}/**
* @program: DesignMode
* @description: 黑色男性人种
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 11:22
**/
public class MaleBlackHuman extends AbstractBlackHuman{
@Override
public void getSex() {
System.out.println("黑色男性人种");
}
}/**
* @program: DesignMode
* @description: 白色女性人种
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 11:20
**/
public class FemaleWhiteHuman extends AbstractWhiteHuman{
@Override
public void getSex() {
System.out.println("白色女性人种");
}
}/**
* @program: DesignMode
* @description: 白色男性人种
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 11:20
**/
public class MaleWhiteHuman extends AbstractWhiteHuman{
@Override
public void getSex() {
System.out.println("白色男性人种");
}
}/**
* @program: DesignMode
* @description: 黄色女性人种
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 11:17
**/
public class FemaleYellowHuman extends AbstractYellowHuman {
@Override
public void getSex() {
System.out.println("黄色女性人种");
}
}/**
* @program: DesignMode
* @description: 黄色男性人种
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 11:18
**/
public class MaleYellowHuman extends AbstractYellowHuman {
@Override
public void getSex() {
System.out.println("黄色男性人种");
}
}到此为止，我们已经把真实世界的人种都定义出来了，剩下的工作就是怎么制造人类。
/**
* @program: DesignMode
* @description: 八卦炉定义
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 17:47
**/
public interface HumanFactory {
//制造一个黄色人种
public Human createYellowHuman();
//制造一个白色人种
public Human createWhiteHuman();
//制造一个黑色人种
public Human createBlackHuman();
}在接口中，我们看到八卦炉是可以生产出不同肤色人种的（当然了，女娲的失误嘛）， 那它有多少个八卦炉呢？两个，分别生产女性和男性，女性和男性八卦炉。
/**
* @program: DesignMode
* @description: 生产女性的八卦炉
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 17:48
**/
public class FemaleFactory implements HumanFactory {
//生产出黄人女性
@Override
public Human createYellowHuman() {
return new FemaleYellowHuman();
}
//生产出白人女性
@Override
public Human createWhiteHuman() {
return new FemaleWhiteHuman();
}
//生产出黑人女性
@Override
public Human createBlackHuman() {
return new FemaleBlackHuman();
}
}/**
* @program: DesignMode
* @description: 生产男性的八卦炉
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 17:49
**/
public class MaleFactory implements HumanFactory {
//生产出黑人男性
@Override
public Human createBlackHuman() {
return new MaleBlackHuman();
}
//生产出白人男性
@Override
public Human createWhiteHuman() {
return new MaleWhiteHuman();
}
//生产出黄人男性
@Override
public Human createYellowHuman() {
return new MaleYellowHuman();
}
}人种有了，八卦炉也有了，我们就来重现一下当年女娲造人的光景。
/**
* @program: DesignMode
* @description: 女娲重造人类
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 17:51
**/
public class NvWa {
public static void main(String[] args) {
//第一条生产线，男性生产线
HumanFactory maleHumanFactory = new MaleFactory();
//第二条生产线，女性生产线
HumanFactory femaleHumanFactory = new FemaleFactory();
//生产线建立完毕，开始生产人了:
Human femaleYellowHuman = femaleHumanFactory.createYellowHuman();
Human femaleBlackHuman = femaleHumanFactory.createBlackHuman();
Human femaleWhiteHuman = femaleHumanFactory.createWhiteHuman();
System.out.println("---生产一个黄色女性---");
femaleYellowHuman.getColor();
femaleYellowHuman.talk();
femaleYellowHuman.getSex();
System.out.println("---生产一个黑色女性---");
femaleBlackHuman.getColor();
femaleBlackHuman.talk();
femaleBlackHuman.getSex();
System.out.println("---生产一个白色女性---");
femaleWhiteHuman.getColor();
femaleWhiteHuman.talk();
femaleWhiteHuman.getSex();
Human maleYellowHuman = maleHumanFactory.createYellowHuman();
Human maleBlackHuman = maleHumanFactory.createBlackHuman();
Human maleWhiteHuman = maleHumanFactory.createWhiteHuman();
System.out.println("\n---生产一个黄色男性---");
femaleWhiteHuman.getColor();
maleYellowHuman.talk();
maleYellowHuman.getSex();
System.out.println("\n---生产一个黄色男性---");
maleBlackHuman.getColor();
maleBlackHuman.talk();
maleBlackHuman.getSex();
System.out.println("\n---生产一个白色男性---");
maleWhiteHuman.getColor();
maleWhiteHuman.talk();
maleWhiteHuman.getSex();
}
}运行结果如下所示：
---生产一个黄色女性---
黄色人种的皮肤颜色是黄色的！
黄色人种会说话，一般说的都是双字节。
黄色女性人种
---生产一个黑色女性---
黑色人种的皮肤颜色是黑色的！
黑色人种会说话，一般人听不懂。
黑色女性人种
---生产一个白色女性---
白色人种的皮肤颜色是白色的！
白色人种会说话，一般说的都是单字节。
白色女性人种
---生产一个黄色男性---
白色人种的皮肤颜色是白色的！
黄色人种会说话，一般说的都是双字节。
黄色男性人种
---生产一个黄色男性---
黑色人种的皮肤颜色是黑色的！
黑色人种会说话，一般人听不懂。
黑色男性人种
---生产一个白色男性---
白色人种的皮肤颜色是白色的！
白色人种会说话，一般说的都是单字节。
白色男性人种各种肤色的男性、女性都制造出来了，两性之间产生了相互吸引力，于是情感产生，这 个世界就多了一种小说的题材“爱情”。回头来想想我们的设计，不知道大家有没有去过工厂，每个工厂分很多车间，每个车间又分多条生产线，分别生产不同的产品，我们可以把八卦炉比喻为车间，把八卦炉生产的工艺（生产白人、黑人还是黄人）称为生产线，如此来看就是一个女性生产车间，专门生产各种肤色的女性，一个是男性生产车间，专门生产各种肤色男性，生产完毕就可以在系统外组装，什么是组装？嘿嘿，自己思考！在这样的设计下，各个车间和各条生产线的职责非常明确，在车间内各个生产出来的产品可以有耦合关系，你 要知道世界上黑、黄、白人种的比例是：1∶4∶6，那这就需要女娲娘娘在烧制的时候就要做好比例分配，在一个车间内协调好。这就是抽象工厂模式。
抽象工厂模式的定义
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种比较常用的模式，其定义如下：
Provide an interface for creating families of related or dependent objects without specifying their concrete classes.（为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口，而且无须指定它们的具体类。）
抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，在有多个业务品种、业务分类时，通过抽象工厂模式产生需要的对象是一种非常好的解决方式。我们来看看抽象工厂的通用源代码，首先有两个互相影响的产品线（也叫做产品族），例如制造汽车的左侧门和右侧门，这两个应 该是数量相等的——两个对象之间的约束，每个型号的车门都是不一样的，这是产品等级结 构约束的，我们先看看两个产品族的类图。
注意类图上的圈圈、框框相对应，两个抽象的产品类可以有关系，例如共同继承或实现 一个抽象类或接口。
/**
* @program: DesignMode
* @description: 抽象产品A类
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 17:57
**/
public abstract class AbstractProductA {
//每个产品共有的方法
public void shareMethod() {
System.out.println("每个产品A共有的方法");
}
//每个产品相同方法，不同实现
public abstract void doSomething();
}/**
* @program: DesignMode
* @description: 产品A1的实现类
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 17:58
**/
public class ProductA1 extends AbstractProductA {
@Override
public void doSomething() {
System.out.println("产品A1的实现方法");
}
}/**
* @program: DesignMode
* @description: 产品A1的实现类
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 17:58
**/
public class ProductA2 extends AbstractProductA {
@Override
public void doSomething() {
System.out.println("产品A2的实现方法");
}
}/**
* @program: DesignMode
* @description: 抽象产品B类
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 17:57
**/
public abstract class AbstractProductB {
//每个产品共有的方法
public void shareMethod() {
System.out.println("每个产品B共有的方法");
}
//每个产品相同方法，不同实现
public abstract void doSomething();
}/**
* @program: DesignMode
* @description: 产品B1实现类
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 17:58
**/
public class ProductB1 extends AbstractProductB {
@Override
public void doSomething() {
System.out.println("产品B1的实现方法");
}
}/**
* @program: DesignMode
* @description: 产品B2实现类
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 17:58
**/
public class ProductB2 extends AbstractProductB {
@Override
public void doSomething() {
System.out.println("产品B2的实现方法");
}
}抽象工厂类AbstractCreator的职责是定义每个工厂要实现的 功能，在通用代码中，抽象工厂类定义了两个产品族的产品创建。
/**
* @program: DesignMode
* @description: 抽象工厂类
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 18:02
**/
public abstract class AbstractCreator {
//创建A产品家族
public abstract AbstractProductA createProductA();
//创建B产品家族
public abstract AbstractProductB createProductB();
}注意：有N个产品族，在抽象工厂类中就应该有N个创建方法。
如何创建一个产品，则是由具体的实现类来完成的。
/**
* @program: DesignMode
* @description: 产品等级1的实现类
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 18:03
**/
public class Creator1 extends AbstractCreator {
//只生产产品等级为1的A产品
@Override
public AbstractProductA createProductA() {
return new ProductA1();
}
//只生产产品等级为1的B产品
@Override
public AbstractProductB createProductB() {
return new ProductB1();
}
}/**
* @program: DesignMode
* @description: 产品等级1的实现类
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 18:03
**/
public class Creator2 extends AbstractCreator {
//只生产产品等级为1的A产品
@Override
public AbstractProductA createProductA() {
return new ProductA2();
}
//只生产产品等级为1的B产品
@Override
public AbstractProductB createProductB() {
return new ProductB2();
}
}注意：有M个产品等级就应该有M个实现工厂类，在每个实现工厂中，实现不同产品族的生产任务。
在具体的业务中如何产生一个与实现无关的对象呢？
/**
* @program: DesignMode
* @description: 场景类
* @author: Jacob
* @create: 2020-08-18 18:08
**/
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//定义出两个工厂
AbstractCreator creator1 = new Creator1();
AbstractCreator creator2 = new Creator2();
//产生A1对象
AbstractProductA a1 = creator1.createProductA();
a1.doSomething();
a1.shareMethod();
//产生A2对象
AbstractProductA a2 = creator2.createProductA();
a2.doSomething();
a2.shareMethod();
//产生B1对象
AbstractProductB b1 = creator1.createProductB();
b1.doSomething();
b1.shareMethod();
//产生B2对象
AbstractProductB b2 = creator2.createProductB();
b2.doSomething();
b2.shareMethod();
}
}在场景类中，没有任何一个方法与实现类有关系，对于一个产品来说，我们只要知道它的工厂方法就可以直接产生一个产品对象，无须关心它的实现类。
运行结果如下所示：
产品A1的实现方法
每个产品A共有的方法
产品A2的实现方法
每个产品A共有的方法
产品B1的实现方法
每个产品B共有的方法
产品B2的实现方法
每个产品B共有的方法抽象工厂模式的应用
抽象工厂模式的优点
- 封装性，每个产品的实现类不是高层模块要关心的，它要关心的是什么？是接口，是抽象，它不关心对象是如何创建出来，这由谁负责呢？工厂类，只要知道工厂类是谁，我就能创建出一个需要的对象，省时省力，优秀设计就应该如此。
- 产品族内的约束为非公开状态。例如生产男女比例的问题上，猜想女娲娘娘肯定有自己的打算，不能让女盛男衰，否则女性的优点不就体现不出来了吗？那在抽象工厂模式，就 应该有这样的一个约束：每生产1个女性，就同时生产出1.2个男性，这样的生产过程对调用工厂类的高层模块来说是透明的，它不需要知道这个约束，我就是要一个黄色女性产品就可以了，具体的产品族内的约束是在工厂内实现的。
抽象工厂模式的缺点
抽象工厂模式的最大缺点就是产品族扩展非常困难，为什么这么说呢？我们以通用代码 为例，如果要增加一个产品C，也就是说产品家族由原来的2个增加到3个，看看我们的程序 有多大改动吧！抽象类AbstractCreator要增加一个方法createProductC()，然后两个实现类都要修改，想想看，这严重违反了开闭原则，而且我们一直说明抽象类和接口是一个契约。改变 契约，所有与契约有关系的代码都要修，那么这段代码叫什么？叫“有毒代码”，——只要与这段代码有关系，就可能产生侵害的危险！
抽象工厂模式的使用场景
抽象工厂模式的使用场景定义非常简单：一个对象族（或是一组没有任何关系的对象）都有相同的约束，则可以使用抽象工厂模式。什么意思呢？例如一个文本编辑器和一个图片处理器，都是软件实体，但是*nix下的文本编辑器和Windows下的文本编辑器虽然功能和界
面都相同，但是代码实现是不同的，图片处理器也有类似情况。也就是具有了共同的约束条件：操作系统类型。于是我们可以使用抽象工厂模式，产生不同操作系统下的编辑器和图片处理器。
抽象工厂模式的注意事项
在抽象工厂模式的缺点中，我们提到抽象工厂模式的产品族扩展比较困难，但是一定要清楚，是产品族扩展困难，而不是产品等级。在该模式下，产品等级是非常容易扩展的，增加一个产品等级，只要增加一个工厂类负责新增加出来的产品生产任务即可。也就是说横向 扩展容易，纵向扩展困难。以人类为例子，产品等级中只有男、女两个性别，现实世界还有一种性别：双性人，既是男人也是女人（俗语就是阴阳人），那我们要扩展这个产品等级也是非常容易的，增加三个产品类，分别对应不同的肤色，然后再创建一个工厂类，专门负责不同肤色人的双性人的创建任务，完全通过扩展来实现需求的变更，从这一点上看，抽象工厂模式是符合开闭原则的。
最佳实践
一个模式在什么情况下才能够使用，是很多读者比较困惑的地方。抽象工厂模式是一个简单的模式，使用的场景非常多，大家在软件产品开发过程中，涉及不同操作系统的时候， 都可以考虑使用抽象工厂模式，例如一个应用，需要在三个不同平台（Windows、Linux、 Android（Google发布的智能终端操作系统））上运行，你会怎么设计？分别设计三套不同的应用？非也，通过抽象工厂模式屏蔽掉操作系统对应用的影响。三个不同操作系统上的软 件功能、应用逻辑、UI都应该是非常类似的，唯一不同的是调用不同的工厂方法，由不同的产品类去处理与操作系统交互的信息。