「设计模式」🛕抽象工厂模式(Abstract Factory)

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模式动机

在工厂方法模式中,每一个具体工厂负责着一种具体产品,工厂方法也具有唯一性,一般情况下,一个具体工厂中只有一个工厂方法或者一组重载的工厂方法。但是有时候我们需要一个工厂可以提供多个产品对象,而不是单一的产品对象。

为了更好地帮助你理解上面这段话,衔接回上文 (工厂方法模式) 中所举的手机店例子。上文所带入的场景中专卖店只提及手机,不过你看过品牌专卖店只卖手机吗?应该不止吧!现在市面上比如 Huawei 专卖店,销售的是产品族而非单一的产品,它同时生产并销售华为手机、华为平板电脑、华为笔记本电脑等位于不同产品等级结构的一组产品。

其中华为手机位于手机产品等级结构中,华为平板电脑位于平板电脑产品等级结构中,华为笔记本电脑位于笔记本电脑产品等级结构中。

多样化的产品结构,以等级结构进行组织

如上这种模式被定义为抽象工厂模式

⭐距今为止见过的工厂模式:简单工厂模式——工厂方法模式——抽象工厂模式(本文)

  1. 抽象工厂模式是所有形式的工厂模式中最为抽象和最具一般性的一种形态。
  2. 抽象工厂模式与工厂方法模式最大的区别在于:工厂方法模式针对的是一个产品等级结构;抽象工厂模式则需要面对多个产品等级结构,一个工厂等级结构可以负责多个不同产品等级结构中的产品对象的创建。
  3. 当一个工厂等级结构需要创建出分属于不同产品等级结构的一个产品族中的所有对象时,使用抽象工厂模式比工厂方法模式更为简单、高效。

定义

抽象工厂模式又称为 Kit 模式,属于创建型模式

它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。

UML 类图

模式结构

抽象工厂模式包含如下角色:

  • AbstractFactory:抽象工厂声明了一组创建各种抽象产品的方法
  • ConcreteFactory:具体工厂
  • AbstractProduct:抽象产品
  • Product:具体产品是抽象产品的多种不同类型的实现

更多实例

示例代码

AbstractFactory.java

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

ConcreteFactory1.java

 public class ConcreteFactory1 extends AbstractFactory {
     @Override
     public AbstractProductA createProductA() {
         return new ProductA1();
     }
 ​
     @Override
     public AbstractProductB createProductB() {
         return new ProductB1();
     }
 }

ConcreteFactory2.java

 public class ConcreteFactory2 extends AbstractFactory {
     @Override
     public AbstractProductA createProductA() {
         return new ProductA2();
     }
 ​
     @Override
     public AbstractProductB createProductB() {
         return new ProductB2();
     }
 }

AbstractProductA.java

 public abstract class AbstractProductA {
     public abstract void use();
 }

ProductA1.java

 public class ProductA1 extends AbstractProductA {
     @Override
     public void use() {
         // TODO
     }
 }

ProductA2.java

 public class ProductA2 extends AbstractProductA {
     @Override
     public void use() {
         // TODO
     }
 }

AbstractProductB.java

 public abstract class AbstractProductB {
     public abstract void employ();
 }

ProductB1.java

 public class ProductB1 extends AbstractProductB {
     @Override
     public void employ() {
         // TODO
     }
 }

ProductB2.java

 public class ProductB2 extends AbstractProductB {
     @Override
     public void employ() {
         // TODO
     }
 }

优缺点

✔抽象工厂模式隔离了具体类的生成,使得客户端并不需要知道什么被创建(同工厂方法模式)。由于实现这种隔离,更换一个具体工厂就变得相对容易。所有具体工厂都实现了抽象工厂中定义的公共接口,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,符合”单一职责原则“。

✔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;这对于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。

✔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”。

❌在添加新的产品对象时,难以扩展抽象工厂来生产新种类产品,因为在抽象工厂中已经规定了所有可能被创建的产品集合,要支持新种类产品(即延伸产品等级结构)意味着要对抽象工厂提供的接口进行扩展,而这将涉及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。

开闭原则的倾斜性:增加新的工厂和产品族容易,但增加新的产品等级结构麻烦。

适用场景

在以下情况推荐使用抽象工厂模式:

  • 一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节,这对于所有类型的工厂模式都是重要的。
  • 系统中存在多于一个的产品族,而每次只使用其中某一产品族。
  • 属于同一个产品族的产品将在一起使用,这一约束必须在系统的设计中体现出来。
  • 系统提供一个产品类的库,所有的产品以同样的接口出现,从而使客户端不依赖于具体实现。

「抽象工厂模式」落地

(1)Java SE AWT:在 Java 语言的 AWT 中就是用了抽象工厂模式,它使用抽象工厂模式来实现在不同操作系统中应用程序呈现与所在操作系统一致的外观界面。

(2)在很多软件系统中需要更换界面主题,要求界面中的按钮、文本框、背景色等一起发生改变时,可以使用抽象工厂模式进行设计。

模式扩展

工厂模式的退化:

  • 抽象工厂模式中每一个具体工厂类只创建一个产品对象(即只存在一个产品等级结构)时,抽象工厂模式退化成工厂方法模式
  • 工厂方法模式中抽象工厂与具体工厂合并,提供一个统一的工厂来创建产品对象,并将创建对象的工厂方法设计为静态方法时,工厂方法模式退化成简单工厂模式

小结「工厂模式」

工厂模式是最常用的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。

工厂模式分为以下三种:

工厂模式可以使得代码结构清晰,有效地封装变化点(开闭原则的理念);同时对调用者屏蔽具体的产品类;并实现了高内聚低耦合的效果。

最后

👆上一篇:「设计模式」🏭工厂方法模式(Factory Method)

👇下一篇:「设计模式」🚀建造者模式(Builder)

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