抽象工厂模式——工厂方法的大结局
回顾之前的设计模式，简单工厂模式所有逻辑都封装在工厂类中，工厂根据客户提供的产品名字创建对应产品的对象实例；工厂方法模式将产品的创建过程放到了具体工厂类中，每一个工厂可以创建一个具体产品，由此可能会创建许多工厂类。很多时候，一个工厂不只是生产一种产品，而是生产一类产品，比如一个体育用品工厂，可以生产篮球、足球、排球等多种产品。此时我们可以把这些相关的产品归纳为一个“产品族”，由同一个工厂来生产，这即是Jungle今天要学习的抽象工厂模式。
01
抽象工厂模式简介
抽象工厂模式是常用的创建型设计模式之一。而今天Jungle要学习的抽象工厂模式，其抽象程度更高，每一个具体工厂可以生产一组相关的具体产品对象。
抽象工厂模式定义：
抽象工厂模式： 提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定他们具体的类。
简言之，一个工厂可以提供创建多种相关产品的接口，而无需像工厂方法一样，为每一个产品都提供一个具体工厂。
02
抽象工厂模式结构
抽象工厂模式结构与工厂方法模式结构类似，不同之处在于，一个具体工厂可以生产多种同类相关的产品：
- 抽象工厂（AbstractFactory）：所有生产具体产品的工厂类的基类，提供工厂类的公共方法；
- 具体工厂（ConcreteFactory）：生产具体的产品
- 抽象产品（AbstractProduct）：所有产品的基类，提供产品类公共方法
- 具体产品（ConcreteProduct）：具体的产品类
抽象工厂模式UML类图如下：
结合抽象工厂模式定义和UML，可以看到具体工厂ConcreteFactory_A可以生产两种产品，ConcreteProduct_A_1和ConcreteProduct_A_2，另一个具体工厂ConcreteFactory_B同理。客户端使用时，需要声明一个抽象工厂AbstractFactory和两个抽象产品AbstractProduct。
03
代码实例
考虑这样一个场景，如下图：
Jungle想要进行户外运动，它可以选择打篮球和踢足球。但这次Jungle不想弄脏原本穿的T恤，所以Jungle还需要穿球衣，打篮球就穿篮球衣，踢足球就穿足球衣。篮球保管室可以提供篮球和篮球衣，足球保管室可以提供足球和足球衣。Jungle只要根据心情去某个保管室，就可以换上球衣、拿上球，然后就可以愉快地玩耍了。
对应的UML实例图如下图：
抽象产品类AbstractBall, 球类的基类，定义抽象方法play
//抽象产品类AbstractBall
class AbstractBall
{
public:
AbstractBall(){}
//抽象方法：
void play(){};
};具体产品类， 分别为Basketball和Football，具体实现方法play
//具体产品类Basketball
class Basketball :public AbstractBall
{
public:
Basketball(){
play();
}
//具体实现方法
void play(){
printf("Jungle play Basketball\n\n");
}
};
//具体产品类Football
class Football :public AbstractBall
{
public:
Football(){
play();
}
//具体实现方法
void play(){
printf("Jungle play Football\n\n");
}
};抽象产品类AbstractShirt：球衣类的基类，定义抽象方法wearShirt
//抽象产品类AbstractShirt
class AbstractShirt
{
public:
AbstractShirt(){}
//抽象方法：
void wearShirt(){};
};具体产品类BasketballShirt和FootballShirt，实现方法wearShirt
//具体产品类BasketballShirt
class BasketballShirt :public AbstractShirt
{
public:
BasketballShirt(){
wearShirt();
}
//具体实现方法
void wearShirt(){
printf("Jungle wear Basketball Shirt\n\n");
}
};
//具体产品类FootballShirt
class FootballShirt :public AbstractShirt
{
public:
FootballShirt(){
wearShirt();
}
//具体实现方法
void wearShirt(){
printf("Jungle wear Football Shirt\n\n");
}
};定义抽象工厂AbstractFactory，声明两个方法getBall和getShirt
//抽象工厂类
class AbstractFactory
{
public:
virtual AbstractBall *getBall() = 0;
virtual AbstractShirt *getShirt() = 0;
};定义具体工厂BasketballFactory和FootballFactory，重新具体实现两个方法getBall和getShirt
//具体工厂类BasketballFactory
class BasketballFactory :public AbstractFactory
{
public:
BasketballFactory(){
printf("BasketballFactory\n");
}
AbstractBall *getBall(){
printf("Jungle get basketball\n");
return new Basketball();
}
AbstractShirt *getShirt(){
printf("Jungle get basketball shirt\n");
return new BasketballShirt();
}
};
//具体工厂类BasketballFactory
class FootballFactory :public AbstractFactory
{
public:
FootballFactory(){
printf("FootballFactory\n");
}
AbstractBall *getBall(){
printf("Jungle get football\n");
return new Football();
}
AbstractShirt *getShirt(){
printf("Jungle get football shirt\n");
return new FootballShirt();
}
};客户端使用方法示例
#include <iostream>
#include "AbstractFactory.h"
int main()
{
printf("抽象工厂模式\n");
//定义工厂类对象和产品类对象
AbstractFactory *fac = NULL;
AbstractBall *ball = NULL;
AbstractShirt *shirt = NULL;
fac = new BasketballFactory();
ball = fac->getBall();
shirt = fac->getShirt();
fac = new FootballFactory();
ball = fac->getBall();
shirt = fac->getShirt();
system("pause");
return 0;
}效果
04
总结
抽象工厂模式中，如果需要新增加一个系列的产品，比如足球系列，只需增加一族新的具体产品类（抽象和具体）并提供一个对应的工厂类即可。但是，如果要在已有的产品族里增加另一个产品，比如Jungle打篮球，除了需要篮球和篮球衣外，Jungle还想换双篮球鞋，这时候该怎么办呢？是不是要去修改BasketballFactory呢？由此，Jungle总结了抽象工厂模式的特点：
优点：
- 工厂方法用于创建客户所需产品，同时向客户隐藏某个具体产品类将被实例化的细节，用户只需关心所需产品对应的工厂；
- 新加入产品系列时，无需修改原有系统，增强了系统的可扩展性，符合开闭原则。
缺点：
- 在已有产品系列中添加新产品时需要修改抽象层代码，对原有系统改动较大，违背开闭原则
适用环境：
- 一系列/一族产品需要被同时使用时，适合使用抽象工厂模式；
- 产品结构稳定，设计完成之后不会向系统中新增或剔除某个产品
·END·