【设计模式-5】抽象工厂模式的代码实现及使用场景

 前面我们了解到工厂方法模式通过引入抽象工厂的概念，使得产品对象的创建可以依赖于具体工厂，但是这种设计模式最大的问题是会造成类的数量爆炸式增长。对于这个问题，抽象工厂模式通过引入两个新的概念：产品等级与产品簇，来解决工厂方法的工厂类过多的问题。

 在正式进入抽象工厂模式学习之前，我们先来了解一下这两个概念：

• 产品等级（分类）： 产品等级可以理解为一类相同的产品，可以理解为抽象产品下的子类实现。具体表现为，比如电视机是一类产品，可以有海尔电视机、小米电视机、TCL电视机等，这个电视系列就可以理解为一个产品等级。
• 产品簇： 产品簇可以理解为一组不同等级产品的组合，但是这些产品都是一个工厂的产品。具体表现为，比如海尔工厂生产电视机、电冰箱、洗衣机等，这些海尔生产的电器产品组合在一起形成一个产品簇。
  

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1. 概述

 抽象工厂模式：为创建一组对象提供了一种解决方案，与工厂方法模式相比，抽象工厂模式中的工厂角色不只创建一种产品，而是负责一个产品簇对象的生产。抽象工厂模式是一种创建型的设计模式。
 在抽象工厂模式中，包含4个角色：

• 抽象工厂角色： 它声明了一组用于创建一个产品簇的方法，每个方法对应一种产品，它可以是接口或者抽象类。
• 具体工厂角色： 它实现了在抽象工厂中声明的创建具体产品的方法，生成一组具体的产品，这些产品组成一个产品簇，每种产品都属于一个产品等级。
• 抽象产品角色： 它是每种产品的抽象，可以是接口或者抽象类，声明产品的业务方法。
• 具体产品角色： 它继承抽象产品，实现了抽象产品中声明的业务方法，多个具体产品可以组成一个产品簇。

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2. 代码实现

 抽象工厂模式是一类比较复杂的对象创建型模式，复杂的地方在于产品簇和产品等级维度的划分，有时候业务界限比较模糊，这些都高度依赖于开发人员的业务素养和代码积累等。

 接下来我们就以刚才海尔、美的工厂生产冰箱和电视机的产品为例子，写一个demo：

• 抽象的工厂接口

public interface AbstractFactory {
    // 创建电视的方法
    TelevisionProduct createTelevisionProduct();
    // 创建冰箱的方法
    RefrigeratorProduct createRefrigeratorProduct();
}

• 具体的实现类

/**
 * 美的生产工厂
 */
class MideaFactory implements AbstractFactory {
    // 实现创建电视的方法
    @Override
    public TelevisionProduct createTelevisionProduct() {
        return new MideaTelevisionProduct();
    }
    // 创建冰箱的方法
    @Override
    public RefrigeratorProduct createRefrigeratorProduct() {
        return new MideaRefrigeratorProduct();
    }
}

/**
 * 海尔生产工厂
 */
class HairFactory implements AbstractFactory {
    // 实现创建电视的方法
    @Override
    public TelevisionProduct createTelevisionProduct() {
        return new HairTelevisionProduct();
    }
    // 创建冰箱的方法
    @Override
    public RefrigeratorProduct createRefrigeratorProduct() {
        return new HairRefrigeratorProduct();
    }
}

• 抽象的产品角色

// 产品簇-冰箱产品
public interface RefrigeratorProduct {
    void displayColor();
}

// 产品簇-电视机产品
public interface TelevisionProduct {
    void displayShape();
}

• 具体的产品角色

// 海尔冰箱
public class HairRefrigeratorProduct implements RefrigeratorProduct {
    @Override
    public void displayColor() {
        System.out.println("海尔冰箱");
    }
}
// 海尔电视机
public class HairTelevisionProduct implements TelevisionProduct{
    @Override
    public void displayShape() {
        System.out.println("海尔电视机");
    }
}
// 美的冰箱
public class MideaRefrigeratorProduct implements RefrigeratorProduct {
    @Override
    public void displayColor() {
        System.out.println("美的冰箱");
    }
}
// 美的电视机
public class MideaTelevisionProduct implements TelevisionProduct{
    @Override
    public void displayShape() {
        System.out.println("美的电视机");
    }
}

• 客户端及运行结果

class Client {
   public static void main(String[] args) {
       // 美的工厂的产品簇
       AbstractFactory mideaFactory = new MideaFactory();
       RefrigeratorProduct mideaRefrigerator = mideaFactory.createRefrigeratorProduct();
       mideaRefrigerator.displayColor();
       TelevisionProduct mideaTelevision = mideaFactory.createTelevisionProduct();
       mideaTelevision.displayShape();

       System.out.println("========分割线========");
       // 海尔工厂的产品簇
       HairFactory hairFactory = new HairFactory();
       RefrigeratorProduct hairRefrigerator = hairFactory.createRefrigeratorProduct();
       hairRefrigerator.displayColor();
       TelevisionProduct hairTelevision = hairFactory.createTelevisionProduct();
       hairTelevision.displayShape();
   }
}

美的冰箱
美的电视机
========分割线========
海尔冰箱
海尔电视机

3. UML类图

 基于上面的这个抽象工厂的Demo，我们来画一下抽象工厂模式的UML类图。

4. 总结

 抽象工厂模式是工厂方法模式的进一步延伸，在一些框架和API的类库设计中都得到了广泛的使用。下面，我们来总结一下这种设计模式的优缺点

4.1 优点

• 对象的创建和使用过程分离，用户无需关注对象的创建，只需要会使用工厂模式即可；
• 抽象工厂模式使得同一个产品簇的对象可以同时被创建，可以使得用户能同时使用这一个产品簇的对象；
• 产品簇维度的扩展很方便，直接增加实现即可，符合开闭原则。

4.2 缺点

 抽象工作的缺点也很明显，像扩展产品分类是比较麻烦的，涉及到多个接口和类的关联修改，违背了开闭原则。