设计模式——抽象工厂模式
1.抽象工厂模式动机
在工厂方法模式中具体工厂负责生产具体的产品,每一个具体工厂对应一种具体产品，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，如一个电器设备工厂，它可以生产电视机、电冰箱、空调等设备,而不只是生成某种类型的电器。
因此我们引入了一个新的设计模式：抽象工厂模式。
抽象工厂模式定义：抽象工厂模式是工厂方法模式的泛化版，工厂方法模式是一种特殊的抽象工厂模式。在工厂方法模式中，每一个具体工厂只能生产一种具体产品，而在抽象工厂方法模式中，每一个具体工厂可以生产多个具体产品。在实际的软件开发中,抽象工厂模式使用频率较高，
下面将深化抽象工厂模式的学习。
2.抽象工厂模式结构
2.1模式类图
抽象工厂模式包含如下角色：
1.AbstractProduct（抽象产品）
抽象产品为每种产品声明接口，在抽象产品中定义了产品的抽象业务方法。
2.ConcreteProduct（具体产品）
具体产品定义具体工厂生产的具体产品对象，实现抽象接口产品接口中定义的业务方法，
3.AbstractFactory（抽象工厂）
抽象工厂用于声明生成抽象产品的方法，在一个抽象工厂中可以定义一组方法，每一个方法对应一个产品等级结构。
4.ConcreteFactory（具体工厂）
具体工厂实现了抽象工厂声明的生成抽象产品的方法，生成一组具体产品，这些产品成了一个产品族，每一个产品都位于某个产品等姐结构中。
3.抽象工厂模式实例与解析
题目：电脑配件生产工厂生产内存、CPU等硬件设备，这些内存、CPU的品牌、型号并不一定相同，根据下面的“产品等级结构-产品族”示意图，使用抽象工厂模式实现电脑配件生产过程并绘制相应的类图，绘制类图并编程实现。
3.1结构类图
3.2实例代码及解释
1.抽象产品类 CPU（CPU类）
public interface CPU {
public void paly();
}CPU作为抽象产品类，它可以是一个接口，也可以是一个抽象类，其中包含了所有产品都具有的业务方法play().
2.具体产品类MacCPU（MacCPU类）
public class MacCPU implements CPU{
@Override
public void paly() {
System.out.println("MacCPU正在运行中。。。");
}
}MacCPU是抽象产品CPU接口的子类，它是一种具体产品，实现了在CPU接口中定义的业务方法paly（）。
3.具体产品类PcCPU（PcCPU类）
public class PcCPU implements CPU{
@Override
public void paly() {
System.out.println("PcCPU正在运行中。。。");
}
}PcCPU是抽象产品CPU的另一个子类。
4.抽象产品类 RAM（RAM类）
public interface RAM {
public void work();
}RAM作为抽象产品类，它可以是一个接口，也可以是一个抽象类，其中包含了所有产品都具有的业务方法work().
5.具体产品类MacRAM（MacRAM类）
public class MacRAM implements RAM{
@Override
public void work() {
System.out.println("MacRAM正在运行中。。。");
}
}MacRAM是抽象产品RAM接口的子类，它是一种具体产品，实现了在CPU接口中定义的业务方法work（）。
6.具体产品类PcRAM（PcRAM类）
public class PcRAMimplements RAM{
@Override
public void work() {
System.out.println("PcRAM正在运行中。。。");
}
}PcRAM是抽象产品RAM的另一个子类。
7.抽象工厂类ComputerFactory（电脑工厂类）
public interface ComputerFactory {
public CPU produceCPU();
public RAM produceRAM();
}ComputerFactory类是抽象工厂类，其中定义了抽象工厂方法，针对每一个产品族的产品都提供了一个对应的工厂方法。
8.具体工厂类MacFactory（Mac工厂类）
package abstract_factory_pattern;
public class MacFactory implements ComputerFactory{
@Override
public CPU produceCPU() {
System.out.println("已生产MacCPU");
return new MacCPU();
}
@Override
public RAM produceRAM() {
System.out.println("已生产MacRAM");
return new MacRAM();
}
}MacFactory是ComputerFactory的一个子类，实现了在ComputerFactory中定义的工厂方法，用于创建具体产品对象。MacFactory所生产的具体产品构成了一个产品族。
9.具体工厂类PcFactory（Pc工厂类）
package abstract_factory_pattern;
public class PcFactory implements ComputerFactory{
@Override
public CPU produceCPU() {
System.out.println("已生产PcCPU");
return new PcCPU();
}
@Override
public RAM produceRAM() {
System.out.println("已生产PcRAM");
return new PcRAM();
}
}PcFactory是ComputerFactory的另一个子类，实现了在ComputerFactory中定义的工厂方法，用于创建具体产品对象。PcFactory所生产的具体产品构成了一个产品族。
MacFactory、PcFactory和ComputerFactory构成了一个工厂等级结构。
3.3辅助代码
- XML操作工具类XMLUtil
package abstract_factory_pattern;
import org.w3c.dom.*;
import javax.xml.parsers.*;
import java.io.*;
public class XMLUtil {
public static Object getBean(){
try {
//创建DOM文档对象
DocumentBuilderFactory dFactory =DocumentBuilderFactory.newInstance();
DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
Document doc;
doc = builder.parse(new File("config.xml"));
//获取包含类名的文本节点
NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();
String cName = classNode.getNodeValue();
//通过类名生成实例对象并将其返回
Class c = Class.forName(cName);
Object obj = c.newInstance();
return obj;
}
catch (Exception e){
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}2.配置文件config.xml
abstract_factory_pattern.MacFactory
3.客户端测试类Client
package abstract_factory_pattern;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
ComputerFactory factory;
CPU cpu;
RAM ram;
factory = (ComputerFactory) XMLUtil.getBean();
cpu = factory.produceCPU();
cpu.paly();
ram = factory.produceRAM();
ram.work();
}
}3.4结果及分析
如果在配置文件中将
如果在配置文件中将
4.抽象工厂模式总结
4.1抽象工厂模式的优点
（1）抽象工厂模式隔离了具体类的生成，使得客户并不需要知道什么被创建。由于这种隔离，更换一个具体工厂就变得相对容易。所有的具体工厂都实现了抽象工厂申定义的那些公共接口，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轉合的设计目的,因此抽象工厂模式得到了广泛的应用。
（2）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。
（3）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”
4.2抽象工厂模式的缺点
在添加新的产品对象时,难以扩展抽象工厂来生产新种类的产品,这是因为在抽象工厂角色中规定了所有可能被创建的产品集合,要支持新种类的产品就意味着要对该接口进行扩展,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。