设计模式（四） 抽象工厂模式
前面介绍的工厂方法模式中考虑的是一类产品的生产，如畜牧场只养动物、电视机厂只生产电视机、计算机软件学院只培养计算机软件专业的学生等。
同种类称为同等级，也就是说：工厂方法模式只考虑生产同等级的产品，但是在现实生活中许多工厂是综合型的工厂，能生产多等级（种类） 的产品，如农场里既养动物又种植物，电器厂既生产电视机又生产洗衣机或空调，大学既有软件专业又有生物专业等。
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
模式组成
| 组成（角色） | 关系 | 作用 |
|---|---|---|
| 抽象产品族（AbstractProduct） | 抽象产品的父类 | 描述抽象产品的公共接口 |
| 抽象产品（Product） | 具体产品的父类 | 描述具体产品的公共接口 |
| 具体产品（Concrete Product） | 抽象产品的子类；工厂类创建的目标类 | 描述生产的具体产品 |
| 抽象工厂（Creator） | 具体工厂的父类 | 描述具体工厂的公共接口 |
| 具体工厂（Concrete Creator） | 抽象工厂的子类；被外界调用 | 描述具体工厂；实现FactoryMethod工厂方法创建产品的实例 |
使用步骤
步骤1： 创建抽象工厂类，定义具体工厂的公共接口；
步骤2： 创建抽象产品族类 ，定义抽象产品的公共接口；
步骤3： 创建抽象产品类 （继承抽象产品族类），定义具体产品的公共接口；
步骤4： 创建具体产品类（继承抽象产品类） & 定义生产的具体产品；
步骤5：创建具体工厂类（继承抽象工厂类），定义创建对应具体产品实例的方法；
步骤6：客户端通过实例化具体的工厂类，并调用其创建不同目标产品的方法创建不同具体产品类的实例
实例讲解
接下来我用一个实例来对抽象工厂模式进行更深一步的介绍。
实例概况
- 背景：小成有两间塑料加工厂（A厂仅生产容器类产品；B厂仅生产模具类产品）；随着客户需求的变化，A厂所在地的客户需要也模具类产品，B厂所在地的客户也需要容器类产品；
- 冲突：没有资源（资金+租位）在当地分别开设多一家注塑分厂
- 解决方案：在原有的两家塑料厂里增设生产需求的功能，即A厂能生产容器+模具产品；B厂间能生产模具+容器产品。
使用步骤
步骤1： 创建抽象工厂类，定义具体工厂的公共接口
abstract class Factory{
public abstract Product ManufactureContainer();
public abstract Product ManufactureMould();
}
步骤2： 创建抽象产品族类 ，定义具体产品的公共接口；
abstract class AbstractProduct{
public abstract void Show();
}
步骤3： 创建抽象产品类 ，定义具体产品的公共接口；
//容器产品抽象类
abstract class ContainerProduct extends AbstractProduct{
@Override
public abstract void Show();
}
//模具产品抽象类
abstract class MouldProduct extends AbstractProduct{
@Override
public abstract void Show();
}
步骤4： 创建具体产品类（继承抽象产品类）， 定义生产的具体产品；
//容器产品A类
class ContainerProductA extends ContainerProduct{
@Override
public void Show() {
System.out.println("生产出了容器产品A");
}
}
//容器产品B类
class ContainerProductB extends ContainerProduct{
@Override
public void Show() {
System.out.println("生产出了容器产品B");
}
}
//模具产品A类
class MouldProductA extends MouldProduct{
@Override
public void Show() {
System.out.println("生产出了模具产品A");
}
}
//模具产品B类
class MouldProductB extends MouldProduct{
@Override
public void Show() {
System.out.println("生产出了模具产品B");
}
}
步骤5：创建具体工厂类（继承抽象工厂类），定义创建对应具体产品实例的方法；
//A厂 - 生产模具+容器产品
class FactoryA extends Factory{
@Override
public Product ManufactureContainer() {
return new ContainerProductA();
}
@Override
public Product ManufactureMould() {
return new MouldProductA();
}
}
//B厂 - 生产模具+容器产品
class FactoryB extends Factory{
@Override
public Product ManufactureContainer() {
return new ContainerProductB();
}
@Override
public Product ManufactureMould() {
return new MouldProductB();
}
}
步骤6：客户端通过实例化具体的工厂类，并调用其创建不同目标产品的方法创建不同具体产品类的实例
//生产工作流程
public class AbstractFactoryPattern {
public static void main(String[] args){
FactoryA mFactoryA = new FactoryA();
FactoryB mFactoryB = new FactoryB();
//A厂当地客户需要容器产品A
mFactoryA.ManufactureContainer().Show();
//A厂当地客户需要模具产品A
mFactoryA.ManufactureMould().Show();
//B厂当地客户需要容器产品B
mFactoryB.ManufactureContainer().Show();
//B厂当地客户需要模具产品B
mFactoryB.ManufactureMould().Show();
}
}
结果：
生产出了容器产品A
生产出了容器产品B
生产出了模具产品A
生产出了模具产品B
优点
-
降低耦合
抽象工厂模式将具体产品的创建延迟到具体工厂的子类中，这样将对象的创建封装起来，可以减少客户端与具体产品类之间的依赖，从而使系统耦合度低，这样更有利于后期的维护和扩展； -
更符合开-闭原则
新增一种产品类时，只需要增加相应的具体产品类和相应的工厂子类即可
简单工厂模式需要修改工厂类的判断逻辑
- 符合单一职责原则
每个具体工厂类只负责创建对应的产品
简单工厂中的工厂类存在复杂的switch逻辑判断
- 不使用静态工厂方法，可以形成基于继承的等级结构。
简单工厂模式的工厂类使用静态工厂方法
缺点
抽象工厂模式很难支持新种类产品的变化。
这是因为抽象工厂接口中已经确定了可以被创建的产品集合，如果需要添加新产品，此时就必须去修改抽象工厂的接口，这样就涉及到抽象工厂类的以及所有子类的改变，这样也就违背了“开发——封闭”原则。
对于新的产品族符合开-闭原则；对于新的产品种类不符合开-闭原则，这一特性称为开-闭原则的倾斜性。
应用场景
在了解了优缺点后，我总结了工厂方法模式的应用场景：
- 一个系统不要求依赖产品类实例如何被创建、组合和表达的表达，这点也是所有工厂模式应用的前提。
- 这个系统有多个系列产品，而系统中只消费其中某一系列产品
- 系统要求提供一个产品类的库，所有产品以同样的接口出现，客户端不需要依赖具体实现。
参考于：https://www.jianshu.com/p/7deb64f902db
http://c.biancheng.net/view/1351.html