阿Sam的设计模式学习笔记----抽象工厂（Abstract Factory）模式

上回讲了 Simple Factory 和 Factory Method 。简单回顾一下：

• Simple Factory ：定义一个类（工厂）负责创建其他类（产品）的实例，产品实例通常具有共同的父类。
• Factory Method ：将工厂抽象一把，在父类中提供一个标准接口，由各个子类（具体工厂）决定创建什么样的实例（具体产品）。

Factory Method 只能生产“一维”层次的，横向产品。也就是说，工厂生产的东东都是一类产品，都是由同一个父类派生的子类的对象。比如上次举例说到的，不管是 Nokia 的还是 Motorola 的，生产的都是手机，产品都是从 Mobile 派生出来的。

如果要想纵向的生产产品，比如，生产一个基站（这个东西好像大了点，但是偶实在想不出更好的产品了）， Factory Method 恐怕就不够用了。

各位看官请注意了，下面隆重介绍 Abstract Factory ！

1，  功能：

《设计模式》中的定义是“提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类”。所谓一系列，就说明他们不都是一个父类派生出来的，但是这些对象是为了以后的应用，或者整体应用所提供的。他们之间多少有些相关或者相互依赖。

2，  基本思想：

Factory Method 可以理解为同一种产品的不同具体产品的工厂的抽象。每个具体的工厂生产出来的东东都是同一种产品（同一个父类）。

Abstract Factory 是对不用种产品（但存在一定联系）的具体产品的工厂的抽象。每个具体工厂生产出来的东东不是同一种产品（不同的父类），但有一定联系（比如同一个厂家的产品，或者同一个窗口的组件）。

3，  适用情况：

一个系统要独立于它的产品的创建、组合和表示时；

一个系统要有多个产品系列中的一个来配置时；

需要强调一系列相关的产品对象的设计以便进行联合使用时；

当要提供一个产品类库，而只想显示它们的接口而不是实现时。

4，  案例举例：

实现在不同窗口系统之间的可移动性，比如 Windows 操作系统中抽象工厂创建 Windows 下的窗口组件， Linux 创建 Linux 的窗口组件，等等。

5，  结构：

6 ，代码示例：还是用 Nokia 和 Moto 两大通信公司的 case 来说明一下：

A． Nokia 和 Moto 两个公司都生产手机

class  MobilePhone
{
public :
    virtual  void  call() {cout  <<   " Calling "   <<  endl; }  //  打电话
    virtual  void  shortMsg() {cout  <<   " Short Message "   <<  endl;};  // 收发短信
};
class  NokiaPhone :  public  MobilePhone
{
    virtual  void  call() { cout << " Nokia calling " << endl; }
    virtual  void  shortMsg() { cout  <<   " Nokia short message "   <<  endl; }
};
class  MotoPhone :  public  MobilePhone
{
    virtual  void  call() { cout  <<   " Moto calling " << endl; }
    virtual  void  shortMsg() { cout  <<   " Moto short message "   <<  endl; }
};

B ． Nokia 和 Moto 两个公司都生产基站系统

class  BaseStation
{
public :
    virtual  void  BTSControl() {cout  <<   " Controlling BTS "   <<  endl;}
    virtual  void  BSCControl() {cout  <<   " Controlling BSC "   <<  endl;}
};
class  NokiaBaseStation :  public  BaseStation
{
public :
     void  BTSControl() {cout  <<   " Nokia BTS control "   <<  endl;}
     void  BSCControl() {cout  <<   " Nokia BSC control "   <<  endl;}
};
class  MotoBaseStation :  public  BaseStation
{
public :
     void  BTSControl() {cout  <<   " Moto BTS control "   <<  endl;}
     void  BSCControl() {cout  <<   " Moto BSC control "   <<  endl;}
};

C．抽象的工厂提供了标准的、生产所有不同种类产品（手机、基站）的接口。不同系列的产品由该系列的工厂生产。 Nokia 的手机和基站系统由 Nokia 的工厂生产， Motorola 的手机和基站系统由 Motorola 公司生产。

 

class  Factory
{
public :
    virtual MobilePhone  *  CreatePhone()  =  NULL;
    virtual  void  DestroyPhone(MobilePhone  *  p) { if (p) delete p;};
    virtual BaseStation  *  CreateBaseStation()  =  NULL;
    virtual  void  DestroyBaseStation(BaseStation  *  b) { if  (b) delete b;};
};
class  NokiaFactory :  public  Factory
{
public :
    MobilePhone  *  CreatePhone() {  return  ( new  NokiaPhone());}
    BaseStation  *  CreateBaseStation() { return  ( new  NokiaBaseStation());}
};
class  MotoFactory :  public  Factory
{
    MobilePhone  *  CreatePhone() {  return  ( new  MotoPhone());}
    BaseStation  *  CreateBaseStation() { return  ( new  MotoBaseStation());}
};

D ．下面客户端利用 Factory 创建不同系列的工厂对象，再利用这些工厂对象来创建对应系列的产品。

int  main()
{
    Factory  * nokiaFac  =   new  NokiaFactory();
    Factory  * motoFac  =   new  MotoFactory();
    MobilePhone  *  nokia  =  nokiaFac -> CreatePhone();
    MobilePhone  *  moto  =  motoFac -> CreatePhone();
   
    nokia -> call();
    nokia -> shortMsg();
    moto -> call();
    moto -> shortMsg();
 
    BaseStation  *  nokiaBS  =  nokiaFac -> CreateBaseStation();
    BaseStation  *  motoBS  =  motoFac -> CreateBaseStation();
 
    nokiaBS -> BSCControl();
    nokiaBS -> BTSControl();
    motoBS -> BSCControl();
    motoBS -> BTSControl();
 
    nokiaFac -> DestroyBaseStation(nokiaBS);
    nokiaFac -> DestroyPhone(nokia);
    motoFac -> DestroyBaseStation(motoBS);
    motoFac -> DestroyPhone(moto);
 
     return   0 ;
}

 

    上面的例子，用图来表示如下图：

7 ，总结

（1）       抽象工厂分离了客户和类的实现，客户通过工厂的抽象接口来得到产品的实例，客户不知道产品是如何生成的，具体产品类的名称也不会出现在客户代码中。

（2）       Abstract Factory 中，一个具体的工厂类在一个应用中仅出现一次（在初始化的时候），只需改变具体的工厂即可生产出一系列具有相关性的产品。

（3）       Abstract Factory 和 Factory Method 最大的区别就是： Factory Method 针对同一级的产品，这些产品往往拥有共同的父类； Abstract Factory 对应的是多个产品级的结构。所以在涉及到 Abstract Factory 的时候常常提到“产品族”的概念。产品族是指位于不同产品等级结构中，并且功能相互关联的产品系列，比如基站系统和手机属于不同级别的产品，但是他们是联合工作的。

（4）       Abstract Factory 也有不足之处。尤其是扩展新的产品系列， Abstract Factory 的影响会非常大。比如我们要想新添加 Alcatel 产品系列， Alcatel 又要生产 MSC （移动交换中心）这个产品，此时不仅仅 Abstract Factory 需要修改以支持新产品，每个具体工厂类也必须修改（需要添加 MSC 产品的生产接口，尽管可能 Nokia 或者 Moto 不生产 MSC ）。这时，如果在 Abstract Factory 中的为生产 MSC 的接口提供缺省实现，可以避免修改已有具体工厂类（前题：这些具体工厂不负责生产新的产品）。

（5）       通常， Abstract Factory 在整个应用中只有一个实例，所以可以结合 Singleton 模式。