抽象工厂模式 rust和java的实现

过去日记2023-11-08 6:02

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抽象工厂模式

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是围绕一个超级工厂创建其他工厂。该超级工厂又称为其他工厂的工厂。

在抽象工厂模式中，接口是负责创建一个相关对象的工厂，不需要显式指定它们的类。每个生成的工厂都能按照工厂模式提供对象。

抽象工厂模式提供了一种创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定具体实现类。通过使用抽象工厂模式，可以将客户端与具体产品的创建过程解耦，使得客户端可以通过工厂接口来创建一族产品。

介绍

意图：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。

主要解决：主要解决接口选择的问题。

何时使用：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。

如何解决：在一个产品族里面，定义多个产品。

关键代码：在一个工厂里聚合多个同类产品。

应用实例：工作了，为了参加一些聚会，肯定有两套或多套衣服吧，比如说有商务装（成套，一系列具体产品）、时尚装（成套，一系列具体产品），甚至对于一个家庭来说，可能有商务女装、商务男装、时尚女装、时尚男装，这些也都是成套的，即一系列具体产品。假设一种情况（现实中是不存在的，但有利于说明抽象工厂模式），在您的家中，某一个衣柜（具体工厂）只能存放某一种这样的衣服（成套，一系列具体产品），每次拿这种成套的衣服时也自然要从这个衣柜中取出了。用 OOP 的思想去理解，所有的衣柜（具体工厂）都是衣柜类的（抽象工厂）某一个，而每一件成套的衣服又包括具体的上衣（某一具体产品），裤子（某一具体产品），这些具体的上衣其实也都是上衣（抽象产品），具体的裤子也都是裤子（另一个抽象产品）。

优点：当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。

缺点：产品族扩展非常困难，要增加一个系列的某一产品，既要在抽象的 Creator 里加代码，又要在具体的里面加代码。

使用场景： 1、皮肤系统，一整套一起换。

抽象工厂模式包含以下几个核心角色：

抽象工厂（Abstract Factory） ：声明了一组用于创建产品对象的方法，每个方法对应一种产品类型。抽象工厂可以是接口或抽象类。
具体工厂（Concrete Factory） ：实现了抽象工厂接口，负责创建具体产品对象的实例。
抽象产品（Abstract Product） ：定义了一组产品对象的共同接口或抽象类，描述了产品对象的公共方法。
具体产品（Concrete Product） ：实现了抽象产品接口，定义了具体产品的特定行为和属性。

抽象工厂模式通常涉及一族相关的产品，每个具体工厂类负责创建该族中的具体产品。客户端通过使用抽象工厂接口来创建产品对象，而不需要直接使用具体产品的实现类。

实现架构图

我们将创建 Shape 和 Color 接口和实现这些接口的实体类。下一步是创建抽象工厂类 AbstractFactory。接着定义工厂类 ShapeFactory 和 ColorFactory，这两个工厂类都是扩展了 AbstractFactory。然后创建一个工厂创造器/生成器类 FactoryProducer。

AbstractFactoryPatternDemo 类使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory 对象。它将向 AbstractFactory 传递形状信息 Shape（CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE），以便获取它所需对象的类型。同时它还向 AbstractFactory 传递颜色信息 Color（RED / GREEN / BLUE），以便获取它所需对象的类型。

抽象工厂模式的 UML 图

java实现

步骤 1

为形状创建一个接口。

java 复制代码 
Shape.java
public interface Shape {
   void draw();
}

步骤 2

创建实现接口的实体类。

java 复制代码 
Rectangle.java

Rectangle.java
public class Rectangle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}
Square.java
public class Square implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}
Circle.java
public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

步骤 3

为颜色创建一个接口。

java 复制代码 
Color.java
public interface Color {
   void fill();
}

步骤4

创建实现接口的实体类。

java 复制代码 
Red.java
public class Red implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Red::fill() method.");
   }
}
Green.java
public class Green implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Green::fill() method.");
   }
}
Blue.java
public class Blue implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Blue::fill() method.");
   }
}

步骤 5

为 Color 和 Shape 对象创建抽象类来获取工厂。

java 复制代码 
AbstractFactory.java
public abstract class AbstractFactory {
   public abstract Color getColor(String color);
   public abstract Shape getShape(String shape);
}

步骤 6

创建扩展了 AbstractFactory 的工厂类，基于给定的信息生成实体类的对象。

java 复制代码 
ShapeFactory.java
public class ShapeFactory extends AbstractFactory {
    
   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }        
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
         return new Square();
      }
      return null;
   }
   
   @Override
   public Color getColor(String color) {
      return null;
   }
}
ColorFactory.java
public class ColorFactory extends AbstractFactory {
    
   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      return null;
   }
   
   @Override
   public Color getColor(String color) {
      if(color == null){
         return null;
      }        
      if(color.equalsIgnoreCase("RED")){
         return new Red();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("GREEN")){
         return new Green();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("BLUE")){
         return new Blue();
      }
      return null;
   }
}

步骤 7

创建一个工厂创造器/生成器类，通过传递形状或颜色信息来获取工厂。

java 复制代码 
FactoryProducer.java
public class FactoryProducer {
   public static AbstractFactory getFactory(String choice){
      if(choice.equalsIgnoreCase("SHAPE")){
         return new ShapeFactory();
      } else if(choice.equalsIgnoreCase("COLOR")){
         return new ColorFactory();
      }
      return null;
   }
}

步骤 8

使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory，通过传递类型信息来获取实体类的对象。

java 复制代码 
AbstractFactoryPatternDemo.java
public class AbstractFactoryPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
 
      //获取形状工厂
      AbstractFactory shapeFactory = FactoryProducer.getFactory("SHAPE");
 
      //获取形状为 Circle 的对象
      Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
 
      //调用 Circle 的 draw 方法
      shape1.draw();
 
      //获取形状为 Rectangle 的对象
      Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
 
      //调用 Rectangle 的 draw 方法
      shape2.draw();
      
      //获取形状为 Square 的对象
      Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
 
      //调用 Square 的 draw 方法
      shape3.draw();
 
      //获取颜色工厂
      AbstractFactory colorFactory = FactoryProducer.getFactory("COLOR");
 
      //获取颜色为 Red 的对象
      Color color1 = colorFactory.getColor("RED");
 
      //调用 Red 的 fill 方法
      color1.fill();
 
      //获取颜色为 Green 的对象
      Color color2 = colorFactory.getColor("GREEN");
 
      //调用 Green 的 fill 方法
      color2.fill();
 
      //获取颜色为 Blue 的对象
      Color color3 = colorFactory.getColor("BLUE");
 
      //调用 Blue 的 fill 方法
      color3.fill();
   }
}

步骤 9

执行程序，输出结果：

shell 复制代码 
Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.
Inside Red::fill() method.
Inside Green::fill() method.
Inside Blue::fill() method.

rust实现

由于设计思想是一致的，关于rust的实现就不再赘述上述的步骤，直接贴上完整的代码。

rust 复制代码 
// 定义接口

// 创建实体类
struct Rectangle;
struct Square;
struct  Circle;
struct ShapeFactory ;
struct ColorFactory ;
struct  FactoryProducer ;
struct Red;
struct Blue;
struct  Green;
pub trait Color{
    fn fill(&self);  
}
impl Color for Red {
    fn fill(&self) {
        println!("Inside Red::fill() method.");
    }
}
impl Color for Blue {
    fn fill(&self) {
        println!("Inside Blue::fill() method.");
    }
}
impl Color for Green {
    fn fill(&self) {
        println!("Inside Green::fill() method.");
    }
}


pub  trait Shape {
    fn draw(&self);  
}
impl Shape for Rectangle {
    fn draw(&self) {
        println!("Inside Rectangle::draw() method.");
    }
}
impl Shape for Square {
    fn draw(&self) {
        println!("Inside Square::draw() method.");
    }
}
impl Shape for Circle {
    fn draw(&self) {
        println!("Inside Circle::draw() method.");
    }
}
pub trait AbstractFactory {
    fn get_color(&self,color: &str)->Result<Box<dyn Color>>;
    fn get_shape(&self,shape: &str)->Box<dyn Shape>;
 }

impl AbstractFactory for ShapeFactory {
    fn get_shape(&self,shape_type: &str)->Box<dyn Shape>{
        if shape_type=="CIRCLE" {
            Box::new(Circle{})
        }else if shape_type=="RECTANGLE" {
            Box::new(Rectangle{})
        }else if  shape_type=="SQUARE"{
            Box::new(Square{})
        }else {
            panic!("输入的类型不存在");
        }
  
    }
    fn get_color(&self,_shape_type: &str)->Box<dyn Color>{

        panic!("输入的类型不存在");
  
    }
}
impl AbstractFactory for ColorFactory {
    fn get_color(&self,shape_type: &str)->Box<dyn Color>{
        if shape_type=="RED" {
            Box::new(Red{})
        }else if shape_type=="BLUE" {
            Box::new(Blue{})
        }else if  shape_type=="GREEN"{
            Box::new(Green{})
        }else {
            panic!("输入的类型不存在");
        }
    }
    fn get_shape(&self,_shape_type: &str)->Box<dyn Shape>{

        panic!("输入的类型不存在");
    }

}

impl  FactoryProducer {
    fn get_factory(choice: &str)-> Box<dyn AbstractFactory>{
        if choice=="COLOR" {
            Box::new(ColorFactory{})
        }else if choice=="SHAPE" {
            Box::new(ShapeFactory{})
        }else {
            panic!("输入的类型不存在");
        }
    }
}

fn main() {
    let shape=FactoryProducer::get_factory("SHAPE");
    let shape1=shape.get_shape("CIRCLE");
    shape1.draw();
    let shape2=shape.get_shape("RECTANGLE");
    shape2.draw();
    let shape3=shape.get_shape("SQUARE");
    shape3.draw();
    let color=FactoryProducer::get_factory("COLOR");
    let color1=color.get_color("RED");
    color1.fill();
    let color2=color.get_color("BLUE");
    color2.fill();
    let color3=color.get_color("GREEN");
    color3.fill();
}

rust代码仓库

https://github.com/onenewcode/design.git

本教程项目在bin文件夹下的abstractfactory.rs文件中

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