模式的定义与特点

抽象工厂(AbstractFactory)模式的定义:是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。


抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本,工厂方法模式只生产一个等级的产品,而抽象工厂模式可生产多个等级的产品。


使用抽象工厂模式一般要满足以下条件。

  • 系统中有多个产品族,每个具体工厂创建同一族但属于不同等级结构的产品。
  • 系统一次只可能消费其中某一族产品,即同族的产品一起使用。

抽象工厂模式除了具有工厂方法模式的优点外,其他主要优点如下。

  • 可以在类的内部对产品族中相关联的多等级产品共同管理,而不必专门引入多个新的类来进行管理。
  • 当增加一个新的产品族时不需要修改原代码,满足开闭原则。

其缺点是:当产品族中需要增加一个新的产品时,所有的工厂类都需要进行修改。

模式的结构与实现

抽象工厂模式同工厂方法模式一样,也是由抽象工厂、具体工厂、抽象产品和具体产品等 4 个要素构成,但抽象工厂中方法个数不同,抽象产品的个数也不同。现在我们来分析其基本结构和实现方法。

1. 模式的结构

抽象工厂模式的主要角色如下。

  1. 抽象工厂(Abstract Factory):提供了创建产品的接口,它包含多个创建产品的方法 newProduct(),可以创建多个不同等级的产品。
  2. 具体工厂(Concrete Factory):主要是实现抽象工厂中的多个抽象方法,完成具体产品的创建。
  3. 抽象产品(Product):定义了产品的规范,描述了产品的主要特性和功能,抽象工厂模式有多个抽象产品。
  4. 具体产品(ConcreteProduct):实现了抽象产品角色所定义的接口,由具体工厂来创建,它 同具体工厂之间是多对一的关系。

抽象工厂模式的结构如下图所示:

设计模式之路 | 抽象工厂_抽象工厂


接着工厂方法的例子,结构如下图所示:

设计模式之路 | 抽象工厂_抽象工厂模式_02

public abstract class AbstractPizza {

protected String name;

public void prepare() {
System.out.println(name + "材料正在准备");
}

public void bake() {
System.out.println(name + "正在烤");
}

public void cut() {
System.out.println(name + "正在切割");
}

public void box() {
System.out.println(name + "正在包装");
}

}
public class BJCheesePizza extends AbstractPizza {
public BJCheesePizza() {
this.name = "北京芝士披萨";
}
}

BJSeafoodPizza、LDCheesePizza、LDSeafoodPizza 类类似,参考BJCheesePizza

public class AbstractChip {

protected String name;

public void deepFired() {
System.out.println(name + "正在油炸");
}
}
public class BJChip extends AbstractChip {
public BJChip() {
this.name = "北京薯条";
}
}

LDChip类似,参考BJChip

public abstract class AbstractPizzaFactory {

public abstract AbstractPizza createPizza(String orderType);

/**
* 订购pizza
*
* @param orderType
* @return
*/
public AbstractPizza orderPizza(String orderType) {
AbstractPizza pizza = createPizza(orderType);
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
return pizza;
}

public abstract AbstractChip createChip();

/**
* 订购薯条
*
* @return
*/
public AbstractChip orderChip() {
AbstractChip chip = createChip();
chip.deepFired();
return chip;
}
}
public class BJFactory extends AbstractPizzaFactory {

@Override
public AbstractPizza createPizza(String orderType) {
AbstractPizza pizza = null;
if (orderType.equals("seafood")) {
pizza = new BJSeafoodPizza();
} else if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new BJCheesePizza();
}
return pizza;
}

@Override
public AbstractChip createChip() {
return new BJChip();
}
}

LDFactory 类似,参考 BJFactory

public class Client {

public static void main(String[] args) {
AbstractPizzaFactory ldPizzaFactory = new LDFactory();
AbstractPizza ldCheesePizza = ldPizzaFactory.orderPizza("seafood");

AbstractPizzaFactory bjFactory = new BJFactory();
AbstractChip bjChip = bjFactory.orderChip();
}
}


模式的应用场景

抽象工厂模式最早的应用是用于创建属于不同操作系统的视窗构件。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。


抽象工厂模式通常适用于以下场景:

  1. 当需要创建的对象是一系列相互关联或相互依赖的产品族时,如电器工厂中的电视机、洗衣机、空调等。
  2. 系统中有多个产品族,但每次只使用其中的某一族产品。如有人只喜欢穿某一个品牌的衣服和鞋。
  3. 系统中提供了产品的类库,且所有产品的接口相同,客户端不依赖产品实例的创建细节和内部结构。

模式的扩展

抽象工厂模式的扩展有一定的“开闭原则”倾斜性:

  1. 当增加一个新的产品族时只需增加一个新的具体工厂,不需要修改原代码,满足开闭原则。
  2. 当产品族中需要增加一个新种类的产品时,则所有的工厂类都需要进行修改,不满足开闭原则。

另一方面,当系统中只存在一个等级结构的产品时,抽象工厂模式将退化到工厂方法模式。