Java真的不难（三十）工厂模式（3）

工厂模式（3）：抽象工厂模式

前面文章介绍的工厂方法模式中考虑的是一类产品的生产，比如案例中的百事可乐工厂只能生产百事可乐，可口可乐工厂只能生产可口可乐，也就是说：工厂方法模式只考虑生产同等级的产品。

1、什么是抽象工厂？

在现实生活中许多工厂是综合型的工厂，能生产多种类）的产品，就拿案例里面的可乐来说，在节日的时候可能会有圣诞版的可乐，也可能有新年版的可乐（如果不存在就假设），这篇文章要介绍的抽象工厂模式将考虑多等级产品的生产，将同一个具体工厂所生产的位于不同等级的一组产品称为一个产品族。

比如：

抽象工厂模式的定义：

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。

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2、抽象工厂模式的优缺点

使用抽象工厂模式一般要满足以下条件：

1. 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
2. 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

优点：

1. 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
2. 当需要产品族时，抽象工厂可以保证客户端始终只使用同一个产品的产品组
3. 抽象工厂增强了程序的可扩展性，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

缺点：

1. 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。增加了系统的抽象性和理解难度

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3、抽象工厂模式的结构与实现

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

模式的结构：

1. 抽象工厂：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：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：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：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

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4、抽象工厂方法模式代码实现

这里还是以上面两篇文章的可乐工厂进行扩展，将按照以下的结构图来设计和实现：

抽象可乐工厂结构图（自绘）：

可口可乐接口：

public interface CocaCola {
    public void CocaCola();
}

百事可乐接口：

public interface PepsiCola {
    public void PepsiCola();
}

圣诞版可口可乐：

/**
 * 生产圣诞版可口可乐的方法
 */
public class ChristmasCocaCola implements CocaCola{

    @Override
    public void CocaCola() {
        System.out.println("生产了圣诞版的可口可乐");
    }
}

新年版可口可乐：

/**
 * 生产新年版的可口可乐
 */
public class NewYearCocaCola implements CocaCola{
    @Override
    public void CocaCola() {
        System.out.println("生产了新年版的可口可乐");
    }
}

圣诞版百事可乐：

/**
 * 生产圣诞版百事可乐方法
 */
public class ChristmasPepsiCola implements PepsiCola{

    @Override
    public void PepsiCola() {
        System.out.println("生产了圣诞版的百事可乐");
    }
}

新年版百事可乐：

/**
 * 生产新年版百事可乐的方法
 */
public class NewYearPepsiCola implements PepsiCola{

    @Override
    public void PepsiCola() {
        System.out.println("生产了新年版的百事可乐");
    }
}

可乐工厂（抽象工厂）：

/**
 * 可乐工厂（抽象工厂）
 * 可以生产两种版本的可乐
 */

public interface ColaFactory {

    //生产可口可乐：两个版本
    public CocaCola getCocaCola();

    //生产百事可乐：两个版本
    public PepsiCola getPepsi();
}

圣诞版系列可乐工厂：

/**
 * 圣诞系列加工厂
 * 生产 圣诞的百事可乐和可口可乐
 */

public class ChristmasFactory implements ColaFactory{


    @Override
    public CocaCola getCocaCola() {
        return new ChristmasCocaCola();
    }

    @Override
    public PepsiCola getPepsi() {
        return new ChristmasPepsiCola();
    }
}

新年版系列可乐工厂：

/**
 * 新年版的加工厂
 * 可以生产新年版的可口可乐和百事可乐
 */
public class NewYearFactory implements ColaFactory{
    @Override
    public CocaCola getCocaCola() {
        return new NewYearCocaCola();
    }

    @Override
    public PepsiCola getPepsi() {
        return new NewYearPepsiCola();
    }
}

客户端（测试类）：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        //生产圣诞版可口可乐：
        ColaFactory factory =  new ChristmasFactory();
        CocaCola cola = factory.getCocaCola();
        cola.CocaCola();

        //生产圣诞版百事可乐：
        ColaFactory factory1 = new ChristmasFactory();
        PepsiCola pepsiCola = factory1.getPepsi();
        pepsiCola.PepsiCola();


        //生产新年版的可口可乐：
        ColaFactory factory2 = new NewYearFactory();
        CocaCola cola1 = factory2.getCocaCola();
        cola1.CocaCola();

        //生产新年版的百事可乐：
        ColaFactory factory3 = new NewYearFactory();
        PepsiCola pepsiCola1 = factory3.getPepsi();
        pepsiCola1.PepsiCola();
        
    }
}

输出结果：

生产了圣诞版的可口可乐
生产了圣诞版的百事可乐
生产了新年版的可口可乐
生产了新年版的百事可乐

这就是抽象工厂方法模式的可乐工厂，并且同一个具体工厂所生产的位于不同等级的一组产品称为一个产品族。

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5、抽象工厂模式的应用场景

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，比如饮料工厂内的多款饮料
2. 系统中有多个产品族，但每次只使用其中的某一族产品。比如一个只喝圣诞版的可口可乐和新年版的百事可乐
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。

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6、抽象工厂模式的扩展

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

注意： 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

最后：一张图看懂简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式：