C#设计模式——抽象工厂（Abstract Factory Pattern）

抽象工厂模式

目录

1.基础

抽象工厂结构图

抽象类和接口

2.实现

 3.扩展

产品族和产品等级

扩展一个产品族

​编辑拓展一个产品等级

---

1.基础

抽象工厂模式->创建型设计模式

定义：提供一个接口，可以创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们具体的类。（理解：利用抽象工厂模式，产生一个类似模板的抽象类，例如A，规定A的主要需求(例如A需要获得某某产品，但并不知道所需的产品是怎么生产出来的)，剩下的让其他具体实现类继承该类，根据规定自己生产）

优点：
1.具体产品在应用层的代码隔离（创建一个大致的目标而不必纠结其实现的细节）；
1.将一个系列的产品统一到一起创建，实现扩展性很强；
2.降低程序耦合度，减少重复代码产生；

缺点：
1.规定了所有可能被创建的产品集合，产品族中扩展新的产品困难；（例如下面实现中，若抽象类工厂增加其他创建设备的方法，则几乎所有的工厂类都需要进行修改->要求所有具体的工厂也可以提供该设备，详情请看下面案例）
2.增加了系统的抽象性和理解难度；

抽象工厂结构图

其中Factory为工厂的抽象角色，而Factory1和Fatcory2是负责生产的具体的工厂角色。ProductA、ProductB扮演两种产品的抽象角色，而ProductA1、ProductA2则扮演的是具体的产品角色，是被具体的工厂进行生产的。

抽象类和接口

相似之处：
1.皆不能实例化；
2.包含未实现的方法声明；
3.派生类必须实现未实现的方法，抽象类是抽象方法，接口则是所有成员（不仅是方法包括其他成员）；
区别：
1.抽象类用abstract关键字，接口为interface关键字；
2.接口命名规范为第一个字母是大写I;
3.抽象类里的抽象方法要用abstract修饰，接口里面访问修饰符无意义；
4.抽象类里的普通方法可以有实现（方法有方法体），接口只能定义方法（的签名），不能有方法的实现;
5.接口是用来限制一个类的行为的；
6.一个类一次可以实现若干个接口,但是只能扩展一个父类；
...

---

2.实现

C#控制台程序

• 理解

      An手机工厂需要三个设备Camera、Screen和Battery，已有两个具体工厂Sony、Samsung，利用抽象工厂模式实现其获取。

      创建AnPhoneFactory抽象类，编写所需的创建设备的抽象方法，以获取所需的设备(这里不必关心设备来自于什么具体工厂)。创建Camera、Screen和Battery抽象类规定An工厂所需的设备数据。在Sony、Samsung工厂类中继承AnPhoneFactory，即皆要可以返回An手机工厂需要的所有设备。接下来，由具体工厂各自实现设备生产，继承An手机工厂规定的Camera、Screen和Battery抽象类，返回An手机工厂所需的所有设备数据。

• 代码

  namespace ConsoleApp1
  {
      public class Prpgram
      {
          static void Main(String[] args)
          {
              Console.WriteLine("An手机发布会:");
              AnPhoneFactory anPhoneFactory_sony = new SonyFactory();  //设置设备为sony工厂提供
              Camera camera = anPhoneFactory_sony.CreateCamera();      //通过Sony设备规格生产摄像头
              camera.Pixel();                                     //打印Sony牌摄像头设备的像素信息
              camera.LensSize();                                  //打印Sony牌摄像头设备的镜头大小信息
              Screen screen = anPhoneFactory_sony.CreateScreen();      //通过Sony设备规格生产屏幕
              screen.Resolution();
              screen.ScreenMaterial();
              Battery battery = anPhoneFactory_sony.CreateBattery();
              battery.BatteryCapacity();
              battery.StandardVoltage();
  
              Console.WriteLine("An手机发布会:");
              AnPhoneFactory anPhoneFactory_sam = new SamsungFactory();  //设置设备为Samsung工厂提供
              Camera camera1 = anPhoneFactory_sam.CreateCamera();      
              camera1.Pixel();                                   
              camera1.LensSize();
              Screen screen1 = anPhoneFactory_sam.CreateScreen();
              screen1.Resolution();
              screen1.ScreenMaterial();
              Battery battery1 = anPhoneFactory_sam.CreateBattery();
              battery1.BatteryCapacity();
              battery1.StandardVoltage();
  
              Console.Read();
          }
      }
  
  
      /// 
  
      /// AnPhoneFactory就是工厂的抽象角色，他并不知道产品该怎么被生产，所以只是规定了能够生产哪些产品，比如摄像头设备、屏幕设备和电池设备。
      /// 
   
      public abstract class AnPhoneFactory
      {
          /// 
  
          /// 创建摄像头设备
          /// 
          public abstract Camera CreateCamera();
          /// 
  
          /// 创建屏幕设备
          /// 
          public abstract Screen CreateScreen();
          /// 
  
          /// 创建电池设备
          /// 
          public abstract Battery CreateBattery();
      }
  
      /// 
  
      /// 三个抽象设备类 有了工厂我们需要产品，毕竟工厂要负责生产产品，我们有三个产品分别是摄像头设备、屏幕设备和电池设备，
      /// 但是他们只是一个抽象的产品，只是定义了自己所能拥有的标准。
      /// 
      #region Herple 
  
      public abstract class Camera
      {
          public abstract void Pixel();       //像素
          public abstract void LensSize();    //镜头大小
      }
      public abstract class Screen
      {
          public abstract void Resolution();       //分辨率
          public abstract void ScreenMaterial();   //屏幕材质
      }
      public abstract class Battery
      {
          public abstract void BatteryCapacity();   //电池大小
          public abstract void StandardVoltage();     //标准电压
      }
      #endregion
  
      /*产品只是定义了抽象的行为，是需要具体的产品进行完善的，
       *比如Sony摄像头、Sony屏幕和Sony电池以及Samsung摄像头、Samsung屏幕和Samsung电池，
       *从产品来说摄像头都属于抽象摄像头的具体产品，屏幕都属于抽象屏幕产品的具体产品...
       *所以摄像头都应该实现Camera,屏幕都应该实现Screen,电池都应该实现Battery。
      */
  
      /// 
  
      /// Sony 对应An手机工厂设备返回对应需求
      /// 
      #region Sony
  
      public class SonyCamera : Camera
      {
          public override void LensSize()
          {
              Console.WriteLine(" This is Sony. camera - lens size : 1/1.67 inch.");
          }
          public override void Pixel()
          {
              Console.WriteLine(" This is Sony. camera - pixel : 2000w.");
          }
      }
      public class SonyScreen : Screen
      {
          public override void Resolution()
          {
              Console.WriteLine(" This is Sony. screen - resolution : 3k.");
          }
          public override void ScreenMaterial()
          {
              Console.WriteLine(" This is Sony. screen - screen material : IPS.");
          }
      }
      public class SonyBattery : Battery
      {
          public override void BatteryCapacity()
          {
              Console.WriteLine(" This is Sony. battery - battery capacity : 4000.");
          }
  
          public override void StandardVoltage()
          {
  
              Console.WriteLine(" This is Sony. battery - standard voltage :  3.7V.");
          }
      }
  
      #endregion
  
      /// 
  
      /// Samsung 对应An手机工厂设备返回对应需求
      /// 
      #region Samsung
  
      public class SamsungCamera : Camera
      {
          public override void LensSize()
          {
              Console.WriteLine(" This is Samsung. camera - lens size : 1/1.83 inch.");
          }
          public override void Pixel()
          {
              Console.WriteLine(" This is Samsung. camera - pixel : 2300w.");
          }
      }
      public class SamsungScreen : Screen
      {
          public override void Resolution()
          {
              Console.WriteLine(" This is Samsung. screen - resolution : 4k.");
          }
          public override void ScreenMaterial()
          {
              Console.WriteLine(" This is Samsung. screen - screen material : Super AmoleD.");
          }
      }
      public class SamsungBattery : Battery
      {
          public override void BatteryCapacity()
          {
              Console.WriteLine(" This is Samsung. battery - battery capacity : 4500.");
          }
  
          public override void StandardVoltage()
          {
  
              Console.WriteLine(" This is Samsung. battery - standard voltage :  3.8~3.9V.");
          }
      }
  
      #endregion
  
      /*
       * 现在有了具体的产品，但是产品是需要被工厂所生产，而同一个品牌应该被同一个工厂所生产，
       * Sony的摄像头、屏幕和电池都应该被Sony工厂生产，而Samsung的摄像头、屏幕和电池都应该被Samsung工厂生产。
       * 只是他们可能不在一个流水线，实际上在同一品牌应该都是同一个工厂。
       */
  
      #region 具体Factory
  
      /// 
  
      /// Sony工厂 继承AnPhoneFactory，实现其三个设备创建方法
      /// 
      public class SonyFactory : AnPhoneFactory
      {
          public override Camera CreateCamera()
          {
              return new SonyCamera();    //返回Sony自己产生的摄像头
          }
  
          public override Screen CreateScreen()
          {
              return new SonyScreen();    //返回Sony自己产生的屏幕
          }
          public override Battery CreateBattery()
          {
              return new SonyBattery();   //返回Sony自己产生的电池
          }
      }
      /// 
  
      /// Samsung工厂 继承AnPhoneFactory，实现其三个设备创建方法
      /// 
      public class SamsungFactory : AnPhoneFactory
      {
          public override Camera CreateCamera()
          {
              return new SamsungCamera();      //返回Samsung自己产生的摄像头
          }
  
          public override Screen CreateScreen()
          {
              return new SamsungScreen();     //返回Samsung自己产生的屏幕
          }
          public override Battery CreateBattery()
          {
              return new SamsungBattery();        //返回Samsung自己产生的电池
          }
      }
      #endregion
  }

• 结果
• 类图

 3.扩展

产品族和产品等级

产品族：具有同一个地区、同一个厂商、同一个开发包、同一个组织模块等，但是具备不同特点或功能的产品集合，称之为是一个产品族。

产品等级：具有相同特点或功能，但是来自不同的地区、不同的厂商、不同的开发包、不同的组织模块等的产品集合，称之为是一个产品等级结构。

注意：当程序中的对象可以被划分为产品族和产品等级结构之后，那么“抽象工厂方法模式”才可以被适用。

扩展一个产品族

拓展一个产品族是非常困难的，例如产品族中新增一个CPU设备，也就是说Sony和Samsung现在可以生产CPU了，如下图所示（紫色字体为新增一个产品族需要做的事），对顶层的工厂接口类也要修改，这是非常麻烦的；

拓展一个产品等级

扩展一个产品等级，例如新增一个摄像头，也就是说新增一个品牌来生产摄像头，如下图所示（紫色字体为新增一个产品等级需要做的事），新增一个产品等级不用修改原来的代码，符合OCP原则，这是非常舒服的；

借鉴大佬文章：7.设计模式--抽象工厂模式(AbstractFactory模式)_大猫的Java笔记（公众号同号）的博客-CSDN博客_抽象工厂模式