工厂设计模式
一、设计模式的分类
总体来说设计模式分为三大类：
创建型模式，共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。
结构型模式，共七种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。
行为型模式，共十一种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。
其实还有两类：并发型模式和线程池模式。用一个图片来整体描述一下：
二、设计模式的六大原则
1、开闭原则（Open Close Principle）
开闭原则就是说对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。所以一句话概括就是：为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类，后面的具体设计中我们会提到这点。
2、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）
里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。 LSP是继承复用的基石，只有当衍生类可以替换掉基类，软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。—— From Baidu 百科
3、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）
这个是开闭原则的基础，具体内容：真对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。
4、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）
这个原则的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。还是一个降低类之间的耦合度的意思，从这儿我们看出，其实设计模式就是一个软件的设计思想，从大型软件架构出发，为了升级和维护方便。所以上文中多次出现：降低依赖，降低耦合。
5、迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle）
为什么叫最少知道原则，就是说：一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。
6、合成复用原则（Composite Reuse Principle）
原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。
三、Java的23中设计模式
从这一块开始，我们详细介绍Java中23种设计模式的概念，应用场景等情况，并结合他们的特点及设计模式的原则进行分析。
1、工厂方法模式（Factory Method）
工厂方法模式分为三种：
11、简单工厂模式，就是建立一个工厂类，对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。首先看下关系图：
举例如下：（我们举一个发送邮件和短信的例子）
首先，创建二者的共同接口：
public interface Sender {
public void Send();
}
其次，创建实现类：
public class MailSender implements Sender {
@Override
public void Send() {
System.out.println("this is mailsender!");
}
}
public class SmsSender implements Sender {
@Override
public void Send() {
System.out.println("this is sms sender!");
}
}
最后，建工厂类：
public class SendFactory {
public Sender produce(String type) {
if ("mail".equals(type)) {
return new MailSender();
} else if ("sms".equals(type)) {
return new SmsSender();
} else {
System.out.println("请输入正确的类型!");
return null;
}
}
}
我们来测试下
public class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
SendFactory factory = new SendFactory();
Sender sender = factory.produce("sms");
sender.Send();
}
}
输出：this is sms sender!
简单工厂模式的优点
模式的核心是工厂类。这个类含有必要的逻辑判断，可以决定在什么时候创建哪一个登录验证类的实例，而调用者则可以免除直接创建对象的责任。简单工厂模式通过这种做法实现了对责任的分割，当系统引入新的登录方式的时候无需修改调用者。
简单工厂模式的缺点
这个工厂类集中了所以的创建逻辑，当有复杂的多层次等级结构时，所有的业务逻辑都在这个工厂类中实现。什么时候它不能工作了，整个系统都会受到影响。
22、多个工厂方法的简单工厂模式，是对普通工厂方法模式的改进，在普通工厂方法模式中，如果传递的字符串出错，则不能正确创建对象，而多个工厂方法模式是提供多个工厂方法，分别创建对象。关系图：
将上面的代码做下修改，改动下SendFactory类就行，如下：
public class SendFactory {
public Sender produceMail(){
return new MailSender();
}
public Sender produceSms(){
return new SmsSender();
}
}
测试类如下：
public class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
SendFactory factory = new SendFactory();
Sender sender = factory.produceMail();
sender.Send();
}
}
输出：this is mailsender!
33、静态工厂方法简单工厂模式，将上面的多个工厂方法模式里的方法置为静态的，不需要创建实例，直接调用即可。
public class SendFactory {
public static Sender produceMail(){
return new MailSender();
}
public static Sender produceSms(){
return new SmsSender();
}
}
public class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
Sender sender = SendFactory.produceMail();
sender.Send();
}
}
输出：this is mailsender!
总体来说，工厂模式适合：凡是出现了大量的产品需要创建，并且具有共同的接口时，可以通过工厂方法模式进行创建。在以上的三种模式中，第一种如果传入的字符串有误，不能正确创建对象，第三种相对于第二种，不需要实例化工厂类，所以，大多数情况下，我们会选用第三种——静态工厂方法模式。
2、工厂方法模式
工厂方法模式有一个问题就是，类的创建依赖工厂类，也就是说，如果想要拓展程序，必须对工厂类进行修改，这违背了闭包原则，所以，从设计角度考虑，有一定的问题，如何解决？就用到抽象工厂模式，创建多个工厂类，这样一旦需要增加新的功能，直接增加新的工厂类就可以了，不需要修改之前的代码。因为抽象工厂不太好理解，我们先看看图，然后就和代码，就比较容易理解。
请看例子：
public interface Sender {
public void Send();
}
两个实现类：
public class MailSender implements Sender {
@Override
public void Send() {
System.out.println("this is mailsender!");
}
}
public class SmsSender implements Sender {
@Override
public void Send() {
System.out.println("this is sms sender!");
}
}
两个工厂类：
public class SendMailFactory implements Provider {
@Override
public Sender produce(){
return new MailSender();
}
}
public class SendSmsFactory implements Provider{
@Override
public Sender produce() {
return new SmsSender();
}
}
在提供一个接口：
public interface Provider {
public Sender produce();
}
测试类：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Provider provider = new SendMailFactory();
Sender sender = provider.produce();
sender.Send();
}
}
其实这个模式的好处就是，如果你现在想增加一个功能：发及时信息，则只需做一个实现类，实现Sender接口，同时做一个工厂类，实现Provider接口，就OK了，无需去改动现成的代码。这样做，拓展性较好！
简单工厂模式是类的创建模式，又叫做静态工厂方法（Static Factory Method）模式。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。
那么简单工厂模式是在什么场景下使用呢，下面就以本人的理解举例说明:
就拿登录功能来说，假如应用系统需要支持多种登录方式如：口令认证、域认证（口令认证通常是去数据库中验证用户，而域认证则是需要到微软的域中验证用户）。那么自然的做法就是建立一个各种登录方式都适用的接口，如下图所示：
public interface Login {
//登录验证
public boolean verify(String name , String password);
}
public class DomainLogin implements Login {
@Override
public boolean verify(String name, String password) {
// TODO Auto-generated method stub
/**
* 业务逻辑
*/
return true;
}
}
public class PasswordLogin implements Login {
@Override
public boolean verify(String name, String password) {
// TODO Auto-generated method stub
/**
* 业务逻辑
*/
return true;
}
}
我们还需要一个工厂类LoginManager，根据调用者不同的要求，创建出不同的登录对象并返回。而如果碰到不合法的要求，会返回一个Runtime异常。
public class LoginManager {
public static Login factory(String type){
if(type.equals("password")){
return new PasswordLogin();
}else if(type.equals("passcode")){
return new DomainLogin();
}else{
/**
* 这里抛出一个自定义异常会更恰当
*/
throw new RuntimeException("没有找到登录类型");
}
}
}
测试类：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
String loginType = "password";
String name = "name";
String password = "password";
Login login = LoginManager.factory(loginType);
boolean bool = login.verify(name, password);
if (bool) {
/**
* 业务逻辑
*/
} else {
/**
* 业务逻辑
*/
}
}
}
简单工厂模式的结构如下图：
我们可以设想一下真实的场景，如果把上面的Test当做一个servlet的话，当客户端发起登录请求——>请求交给服务端的Servlet——>Servlet根据客户端传递的loginType调用工厂类LoginManager的factory()方法——>factory()方法根据参数loginType创建相应的登录验证类(DomainLogin或PasswordLogin)并返回——>登录验证类调用方法verify()验证用户名密码是否正确
假如不使用简单工厂模式则验证登录Servlet代码如下（假设Test为一个Servlet，变量loginType、name、password表示从客户端传递过来的参数）：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
String loginType = "password";
String name = "name";
String password = "password";
//处理口令认证
if(loginType.equals("password")){
PasswordLogin passwordLogin = new PasswordLogin();
boolean bool = passwordLogin.verify(name, password);
if (bool) {
/**
* 业务逻辑
*/
} else {
/**
* 业务逻辑
*/
}
}
//处理域认证
else if(loginType.equals("passcode")){
DomainLogin domainLogin = new DomainLogin();
boolean bool = domainLogin.verify(name, password);
if (bool) {
/**
* 业务逻辑
*/
} else {
/**
* 业务逻辑
*/
}
}else{
/**
* 业务逻辑
*/
}
}
}
上面的代码会不会很蛋疼啊。。。呵呵
《JAVA与模式》一书中使用java.text.DataFormat类作为简单工厂模式的典型例子叙述。
简单工厂模式的优点
模式的核心是工厂类。这个类含有必要的逻辑判断，可以决定在什么时候创建哪一个登录验证类的实例，而调用者则可以免除直接创建对象的责任。简单工厂模式通过这种做法实现了对责任的分割，当系统引入新的登录方式的时候无需修改调用者。
简单工厂模式的缺点
这个工厂类集中了所有的创建逻辑，当有复杂的多层次等级结构时，所有的业务逻辑都在这个工厂类中实现。什么时候它不能工作了，整个系统都会受到影响。
工厂方法模式是类的创建模式，又叫做虚拟构造子(Virtual Constructor)模式或者多态性工厂（Polymorphic Factory）模式。
工厂方法模式的用意是定义一个创建产品对象的工厂接口，将实际创建工作推迟到子类中。
那么工厂方法模式是在什么场景下使用呢，下面就以本人的理解举例说明:
相信很多人都做过导入导出功能，就拿导出功能来说。有这么一个需求：XX系统需要支持对数据库中的员工薪资进行导出，并且支持多种格式如：HTML、CSV、PDF等，每种格式导出的结构有所不同，比如：财务跟其他人对导出薪资的HTML格式要求可能会不一样，因为财务可能需要特定的格式方便核算或其他用途。
如果使用简单工厂模式，则工厂类必定过于臃肿。因为简单工厂模式只有一个工厂类，它需要处理所有的创建的逻辑。假如以上需求暂时只支持3种导出的格式以及2种导出的结构，那工厂类则需要6个if else来创建6种不同的类型。如果日后需求不断增加，则后果不堪设想。
这时候就需要工厂方法模式来处理以上需求。在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有的对象的创建，而是将具体创建的工作交给子类去做。这个核心类则摇身一变，成为了一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂子类必须实现的接口，而不接触哪一个类应当被实例化这种细节。
这种进一步抽象化的结果，使这种工厂方法模式可以用来允许系统在不修改具体工厂角色的情况下引进新的产品，这一特点无疑使得工厂方法模式具有超过简单工厂模式的优越性。下面就针对以上需求设计UML图：
从上图可以看出，这个使用的工厂方法模式的系统涉及到以下角色：
抽象工厂（ExportFactory）角色：担任这个角色的是工厂方法模式的核心，任何在模式中创建对象的工厂类必须实现这个接口。在实际的系统中，这个角色也常常使用抽象类实现。
具体工厂（ExportHtmlFactory、ExportPdfFactory）角色：担任这个角色的是实现了抽象工厂接口的具体JAVA类。具体工厂角色含有与业务密切相关的逻辑，并且受到使用者的调用以创建导出类（如：ExportStandardHtmlFile）。
抽象导出（ExportFile）角色：工厂方法模式所创建的对象的超类，也就是所有导出类的共同父类或共同拥有的接口。在实际的系统中，这个角色也常常使用抽象类实现。
具体导出（ExportStandardHtmlFile等）角色：这个角色实现了抽象导出（ExportFile）角色所声明的接口，工厂方法模式所创建的每一个对象都是某个具体导出角色的实例。
源代码
首先是抽象工厂角色源代码。它声明了一个工厂方法，要求所有的具体工厂角色都实现这个工厂方法。参数type表示导出的格式是哪一种结构，如：导出HTML格式有两种结构，一种是标准结构，一种是财务需要的结构。
public interface ExportFactory {
public ExportFile factory(String type);
}
具体工厂角色类源代码：
public class ExportHtmlFactory implements ExportFactory{
@Override
public ExportFile factory(String type) {
// TODO Auto-generated method stub
if("standard".equals(type)){
return new ExportStandardHtmlFile();
}else if("financial".equals(type)){
return new ExportFinancialHtmlFile();
}else{
throw new RuntimeException("没有找到对象");
}
}
}
public class ExportPdfFactory implements ExportFactory {
@Override
public ExportFile factory(String type) {
// TODO Auto-generated method stub
if("standard".equals(type)){
return new ExportStandardPdfFile();
}else if("financial".equals(type)){
return new ExportFinancialPdfFile();
}else{
throw new RuntimeException("没有找到对象");
}
}
}
抽象导出角色类源代码：
public interface ExportFile {
public boolean export(String data);
}
具体导出角色类源代码，通常情况下这个类会有复杂的业务逻辑。
public class ExportFinancialHtmlFile implements ExportFile{
@Override
public boolean export(String data) {
// TODO Auto-generated method stub
/**
* 业务逻辑
*/
System.out.println("导出财务版HTML文件");
return true;
}
}
public class ExportFinancialPdfFile implements ExportFile{
@Override
public boolean export(String data) {
// TODO Auto-generated method stub
/**
* 业务逻辑
*/
System.out.println("导出财务版PDF文件");
return true;
}
}
public class ExportStandardHtmlFile implements ExportFile{
@Override
public boolean export(String data) {
// TODO Auto-generated method stub
/**
* 业务逻辑
*/
System.out.println("导出标准HTML文件");
return true;
}
}
public class ExportStandardPdfFile implements ExportFile {
@Override
public boolean export(String data) {
// TODO Auto-generated method stub
/**
* 业务逻辑
*/
System.out.println("导出标准PDF文件");
return true;
}
}
客户端角色类源代码：
public class Test {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
String data = "";
ExportFactory exportFactory = new ExportHtmlFactory();
ExportFile ef = exportFactory.factory("financial");
ef.export(data);
}
}
工厂方法模式的活动序列图
客户端创建ExportHtmlFactory对象，这时客户端所持有变量的静态类型为ExportFactory，而实际类型为ExportHtmlFactory。然后客户端调用ExportHtmlFactory对象的工厂方法factory()，接着后者调用ExportFinancialHtmlFile的构造子创建出导出对象。
工厂方法模式和简单工厂模式
工厂方法模式和简单工厂模式在结构上的不同很明显。工厂方法模式的核心是一个抽象工厂类，而简单工厂模式把核心放在一个具体类上。
工厂方法模式退化后可以变得很像简单工厂模式。设想如果非常确定一个系统只需要一个具体工厂类，那么不妨把抽象工厂类合并到具体工厂类中去。由于只有一个具体工厂类，所以不妨将工厂方法改为静态方法，这时候就得到了简单工厂模式。
如果系统需要加入一个新的导出类型，那么所需要的就是向系统中加入一个这个导出类以及所对应的工厂类。没有必要修改客户端，也没有必要修改抽象工厂角色或者其他已有的具体工厂角色。对于增加新的导出类型而言，这个系统完全支持“开-闭原则”。
完结
一个应用系统是由多人开发的，导出的功能是你实现的，但是使用者（调用这个方法的人）可能却是其他人。这时候你应该设计的足够灵活并尽可能降低两者之间的耦合度，当你修改或增加一个新的功能时，使用者不需要修改任何地方。假如你的设计不够灵活，那么将无法面对客户多变的需求。可能一个极小的需求变更，都会使你的代码结构发生改变，并导致其他使用你所提供的接口的人都要修改他们的代码。牵一处而动全身，这就使得日后这个系统将难以维护。
3、抽象工厂方法模式
场景问题
举个生活中常见的例子——组装电脑，我们在组装电脑的时候，通常需要选择一系列的配件，比如CPU、硬盘、内存、主板、电源、机箱等。为讨论使用简单点，只考虑选择CPU和主板的问题。
事实上，在选择CPU的时候，面临一系列的问题，比如品牌、型号、针脚数目、主频等问题，只有把这些问题都确定下来，才能确定具体的CPU。
同样，在选择主板的时候，也有一系列问题，比如品牌、芯片组、集成芯片、总线频率等问题，也只有这些都确定了，才能确定具体的主板。
选择不同的CPU和主板，是每个客户在组装电脑的时候，向装机公司提出的要求，也就是我们每个人自己拟定的装机方案。
在最终确定这个装机方案之前，还需要整体考虑各个配件之间的兼容性。比如：CPU和主板，如果使用Intel的CPU和AMD的主板是根本无法组装的。因为Intel的CPU针脚数与AMD主板提供的CPU插口不兼容，就是说如果使用Intel的CPU根本就插不到AMD的主板中，所以装机方案是整体性的，里面选择的各个配件之间是有关联的。
对于装机工程师而言，他只知道组装一台电脑，需要相应的配件，但是具体使用什么样的配件，还得由客户说了算。也就是说装机工程师只是负责组装，而客户负责选择装配所需要的具体的配件。因此，当装机工程师为不同的客户组装电脑时，只需要根据客户的装机方案，去获取相应的配件，然后组装即可。
使用简单工厂模式的解决方案
考虑客户的功能，需要选择自己需要的CPU和主板，然后告诉装机工程师自己的选择，接下来就等着装机工程师组装电脑了。
对装机工程师而言，只是知道CPU和主板的接口，而不知道具体实现，很明显可以用上简单工厂模式或工厂方法模式。为了简单，这里选用简单工厂。客户告诉装机工程师自己的选择，然后装机工程师会通过相应的工厂去获取相应的实例对象。
源代码
CPU接口与具体实现
public interface Cpu {
public void calculate();
}
public class IntelCpu implements Cpu {
/**
* CPU的针脚数
*/
private int pins = 0;
public IntelCpu(int pins){
this.pins = pins;
}
@Override
public void calculate() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("Intel CPU的针脚数：" + pins);
}
}
public class AmdCpu implements Cpu {
/**
* CPU的针脚数
*/
private int pins = 0;
public AmdCpu(int pins){
this.pins = pins;
}
@Override
public void calculate() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("AMD CPU的针脚数：" + pins);
}
}
主板接口与具体实现
public interface Mainboard {
public void installCPU();
}
public class IntelMainboard implements Mainboard {
/**
* CPU插槽的孔数
*/
private int cpuHoles = 0;
/**
* 构造方法，传入CPU插槽的孔数
* @param cpuHoles
*/
public IntelMainboard(int cpuHoles){
this.cpuHoles = cpuHoles;
}
@Override
public void installCPU() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("Intel主板的CPU插槽孔数是：" + cpuHoles);
}
}
public class AmdMainboard implements Mainboard {
/**
* CPU插槽的孔数
*/
private int cpuHoles = 0;
/**
* 构造方法，传入CPU插槽的孔数
* @param cpuHoles
*/
public AmdMainboard(int cpuHoles){
this.cpuHoles = cpuHoles;
}
@Override
public void installCPU() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("AMD主板的CPU插槽孔数是：" + cpuHoles);
}
}
CPU与主板工厂类
public class CpuFactory {
public static Cpu createCpu(int type){
Cpu cpu = null;
if(type == 1){
cpu = new IntelCpu(755);
}else if(type == 2){
cpu = new AmdCpu(938);
}
return cpu;
}
}
public class MainboardFactory {
public static Mainboard createMainboard(int type){
Mainboard mainboard = null;
if(type == 1){
mainboard = new IntelMainboard(755);
}else if(type == 2){
mainboard = new AmdMainboard(938);
}
return mainboard;
}
}
装机工程师类与客户类运行结果如下：
public class ComputerEngineer {
/**
* 定义组装机需要的CPU
*/
private Cpu cpu = null;
/**
* 定义组装机需要的主板
*/
private Mainboard mainboard = null;
public void makeComputer(int cpuType , int mainboard){
/**
* 组装机器的基本步骤
*/
//1:首先准备好装机所需要的配件
prepareHardwares(cpuType, mainboard);
//2:组装机器
//3:测试机器
//4：交付客户
}
private void prepareHardwares(int cpuType , int mainboard){
//这里要去准备CPU和主板的具体实现，为了示例简单，这里只准备这两个
//可是，装机工程师并不知道如何去创建，怎么办呢？
//直接找相应的工厂获取
this.cpu = CpuFactory.createCpu(cpuType);
this.mainboard = MainboardFactory.createMainboard(mainboard);
//测试配件是否好用
this.cpu.calculate();
this.mainboard.installCPU();
}
}
public class Client {
public static void main(String[]args){
ComputerEngineer cf = new ComputerEngineer();
cf.makeComputer(1,1);
}
}
运行结果如下：
上面的实现，虽然通过简单工厂方法解决了：对于装机工程师，只知CPU和主板的接口，而不知道具体实现的问题。但还有一个问题没有解决，那就是这些CPU对象和主板对象其实是有关系的，需要相互匹配的。而上面的实现中，并没有维护这种关联关系，CPU和主板是由客户任意选择，这是有问题的。比如在客户端调用makeComputer时，传入参数为(1,2)，运行结果如下：
观察上面结果就会看出问题。客户选择的是Intel的CPU针脚数为755，而选择的主板是AMD，主板上的CPU插孔是938，根本无法组装，这就是没有维护配件之间的关系造成的。该怎么解决这个问题呢？
引进抽象工厂模式
每一个模式都是针对一定问题的解决方案。抽象工厂模式与工厂方法模式的最大区别就在于，工厂方法模式针对的是一个产品等级结构；而抽象工厂模式则需要面对多个产品等级结构。
在学习抽象工厂具体实例之前，应该明白两个重要的概念：产品族和产品等级。
所谓产品族，是指位于不同产品等级结构中，功能相关联的产品组成的家族。比如AMD的主板、芯片组、CPU组成一个家族，Intel的主板、芯片组、CPU组成一个家族。而这两个家族都来自于三个产品等级：主板、芯片组、CPU。一个等级结构是由相同的结构的产品组成，示意图如下：
显然，每一个产品族中含有产品的数目，与产品等级结构的数目是相等的。产品的等级结构与产品族将产品按照不同方向划分，形成一个二维的坐标系。横轴表示产品的等级结构，纵轴表示产品族，上图共有两个产品族，分布于三个不同的产品等级结构中。只要指明一个产品所处的产品族以及它所属的等级结构，就可以唯一的确定这个产品。
上面所给出的三个不同的等级结构具有平行的结构。因此，如果采用工厂方法模式，就势必要使用三个独立的工厂等级结构来对付这三个产品等级结构。由于这三个产品等级结构的相似性，会导致三个平行的工厂等级结构。随着产品等级结构的数目的增加，工厂方法模式所给出的工厂等级结构的数目也会随之增加。如下图：
那么，是否可以使用同一个工厂等级结构来对付这些相同或者极为相似的产品等级结构呢？当然可以的，而且这就是抽象工厂模式的好处。同一个工厂等级结构负责三个不同产品等级结构中的产品对象的创建。
可以看出，一个工厂等级结构可以创建出分属于不同产品等级结构的一个产品族中的所有对象。显然，这时候抽象工厂模式比简单工厂模式、工厂方法模式更有效率。对应于每一个产品族都有一个具体工厂。而每一个具体工厂负责创建属于同一个产品族，但是分属于不同等级结构的产品。
抽象工厂模式结构
抽象工厂模式是对象的创建模式，它是工厂方法模式的进一步推广。
假设一个子系统需要一些产品对象，而这些产品又属于一个以上的产品等级结构。那么为了将消费这些产品对象的责任和创建这些产品对象的责任分割开来，可以引进抽象工厂模式。这样的话，消费产品的一方不需要直接参与产品的创建工作，而只需要向一个公用的工厂接口请求所需要的产品。
通过使用抽象工厂模式，可以处理具有相同（或者相似）等级结构中的多个产品族中的产品对象的创建问题。如下图所示：
由于这两个产品族的等级结构相同，因此使用同一个工厂族也可以处理这两个产品族的创建问题，这就是抽象工厂模式。
根据产品角色的结构图，就不难给出工厂角色的结构设计图。
可以看出，每一个工厂角色都有两个工厂方法，分别负责创建分属不同产品等级结构的产品对象。
源代码
前面示例实现的CPU接口和CPU实现对象，主板接口和主板实现对象，都不需要变化。
前面示例中创建CPU的简单工厂和创建主板的简单工厂，都不再需要。
新加入的抽象工厂类和实现类：
public interface AbstractFactory {
/**
* 创建CPU对象
* @return CPU对象
*/
public Cpu createCpu();
/**
* 创建主板对象
* @return 主板对象
*/
public Mainboard createMainboard();
}
public class IntelFactory implements AbstractFactory {
@Override
public Cpu createCpu() {
// TODO Auto-generated method stub
return new IntelCpu(755);
}
@Override
public Mainboard createMainboard() {
// TODO Auto-generated method stub
return new IntelMainboard(755);
}
}
public class AmdFactory implements AbstractFactory {
@Override
public Cpu createCpu() {
// TODO Auto-generated method stub
return new IntelCpu(938);
}
@Override
public Mainboard createMainboard() {
// TODO Auto-generated method stub
return new IntelMainboard(938);
}
}
装机工程师类跟前面的实现相比，主要的变化是：从客户端不再传入选择CPU和主板的参数，而是直接传入客户已经选择好的产品对象。这样就避免了单独去选择CPU和主板所带来的兼容性问题，客户要选就是一套，就是一个系列。
public class ComputerEngineer {
/**
* 定义组装机需要的CPU
*/
private Cpu cpu = null;
/**
* 定义组装机需要的主板
*/
private Mainboard mainboard = null;
public void makeComputer(AbstractFactory af){
/**
* 组装机器的基本步骤
*/
//1:首先准备好装机所需要的配件
prepareHardwares(af);
//2:组装机器
//3:测试机器
//4：交付客户
}
private void prepareHardwares(AbstractFactory af){
//这里要去准备CPU和主板的具体实现，为了示例简单，这里只准备这两个
//可是，装机工程师并不知道如何去创建，怎么办呢？
//直接找相应的工厂获取
this.cpu = af.createCpu();
this.mainboard = af.createMainboard();
//测试配件是否好用
this.cpu.calculate();
this.mainboard.installCPU();
}
}
客户端代码：
public class Client {
public static void main(String[]args){
//创建装机工程师对象
ComputerEngineer cf = new ComputerEngineer();
//客户选择并创建需要使用的产品对象
AbstractFactory af = new IntelFactory();
//告诉装机工程师自己选择的产品，让装机工程师组装电脑
cf.makeComputer(af);
}
}
抽象工厂的功能是为一系列相关对象或相互依赖的对象创建一个接口。一定要注意，这个接口内的方法不是任意堆砌的，而是一系列相关或相互依赖的方法。比如上面例子中的主板和CPU，都是为了组装一台电脑的相关对象。不同的装机方案，代表一种具体的电脑系列。
由于抽象工厂定义的一系列对象通常是相关或相互依赖的，这些产品对象就构成了一个产品族，也就是抽象工厂定义了一个产品族。
这就带来非常大的灵活性，切换产品族的时候，只要提供不同的抽象工厂实现就可以了，也就是说现在是以一个产品族作为一个整体被切换。
在什么情况下应当使用抽象工厂模式
1.一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节，这对于所有形态的工厂模式都是重要的。
2.这个系统的产品有多于一个的产品族，而系统只消费其中某一族的产品。
3.同属于同一个产品族的产品是在一起使用的，这一约束必须在系统的设计中体现出来。（比如：Intel主板必须使用Intel CPU、Intel芯片组）
4.系统提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而使客户端不依赖于实现。
抽象工厂模式的起源
抽象工厂模式的起源或者最早的应用，是用于创建分属于不同操作系统的视窗构建。比如：命令按键（Button）与文字框（Text)都是视窗构建，在UNIX操作系统的视窗环境和Windows操作系统的视窗环境中，这两个构建有不同的本地实现，它们的细节有所不同。
在每一个操作系统中，都有一个视窗构建组成的构建家族。在这里就是Button和Text组成的产品族。而每一个视窗构件都构成自己的等级结构，由一个抽象角色给出抽象的功能描述，而由具体子类给出不同操作系统下的具体实现。
可以发现在上面的产品类图中，有两个产品的等级结构，分别是Button等级结构和Text等级结构。同时有两个产品族，也就是UNIX产品族和Windows产品族。UNIX产品族由UNIX Button和UNIX Text产品构成；而Windows产品族由Windows Button和Windows Text产品构成。
系统对产品对象的创建需求由一个工程的等级结构满足，其中有两个具体工程角色，即UnixFactory和WindowsFactory。UnixFactory对象负责创建Unix产品族中的产品，而WindowsFactory对象负责创建Windows产品族中的产品。这就是抽象工厂模式的应用，抽象工厂模式的解决方案如下图：
显然，一个系统只能够在某一个操作系统的视窗环境下运行，而不能同时在不同的操作系统上运行。所以，系统实际上只能消费属于同一个产品族的产品。
在现代的应用中，抽象工厂模式的使用范围已经大大扩大了，不再要求系统只能消费某一个产品族了。因此，可以不必理会前面所提到的原始用意。
抽象工厂模式的优点
- 分离接口和实现
客户端使用抽象工厂来创建需要的对象，而客户端根本就不知道具体的实现是谁，客户端只是面向产品的接口编程而已。也就是说，客户端从具体的产品实现中解耦。
- 使切换产品族变得容易
因为一个具体的工厂实现代表的是一个产品族，比如上面例子的从Intel系列到AMD系列只需要切换一下具体工厂。
抽象工厂模式的缺点
- 不太容易扩展新的产品
如果需要给整个产品族添加一个新的产品，那么就需要修改抽象工厂，这样就会导致修改所有的工厂实现类。