02-Java抽象工厂模式 ( Abstract Factory Pattern )

一名技术极客2024-02-03 17:13

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
抽象工厂模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

摘要

1. 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

2. 主要解决

主要解决接口选择的问题

3. 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

4. 如何解决

在一个产品族里面，定义多个产品

5. 关键代码

在一个工厂里聚合多个同类产品

6. 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，要不然，没法进入共产主义了，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OO 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）；

7. 优点

  • 隔离产品代码：抽象工厂模式允许应用层与具体产品的创建细节相隔离，客户端不需要关心产品是如何创建的，只需要通过工厂接口来获取所需的产品。
  • 创建产品族：这种模式适用于创建一个产品系列或者一个产品家族。当需要一系列相关的对象时，抽象工厂能够提供一个统一的接口来创建它们，这样可以轻松扩展和维护。
  • 约束产品族：抽象工厂模式可以在类的内部对产品族进行约束，确保只有属于同一个产品族的对象被一起使用。这有助于保持产品族的一致性和兼容性。
  • 灵活性：当工厂的变化发生时，使用抽象工厂模式可以确保不需要修改客户端使用工厂的代码，这样可以提高系统的灵活性和可维护性。
  • 一致性：保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象，有助于保持系统的整体风格和行为的一致性

8. 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(创造者) 里加代码，又要在具体的里面加代码

9. 使用场景

  • QQ换皮肤，一整套一起换；
  • 生成不同操作系统的程序；

10. 注意事项

  • 产品族难扩展，产品等级易扩展

实现

  1. 创建Shape和Color接口和实现这些接口的实体类；
  2. 创建抽象工厂类AbstractFactory；
  3. 定义工厂类ShapeFactory和ColorFactory，这两个工厂类都是扩展了AbstractFactory；
  4. 创建一个工厂创造器/生成器类FactoryProducer；
  5. AbstractFactoryPatternDemo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

范例

1. 为形状创建一个接口.

Shape.java

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

2. 创建实现接口的实体类

Rectangle.java

java 复制代码 
package com.demo.gof;
public class Rectangle implements Shape {

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

Square.java

java 复制代码 
package com.demo.gof;
public class Square implements Shape {

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}

Circle.java

java 复制代码 
package com.demo.gof;
public class Circle implements Shape {

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

3. 为颜色创建一个接口

Color.java

java 复制代码 
package com.demo.gof;
public interface Color {
   void fill();
}

4. 创建实现颜色接口的实体类

Red.java

java 复制代码 
package com.demo.gof;
public class Red implements Color {

   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Red::fill() method.");
   }
}

Green.java

java 复制代码 
package com.demo.gof;
public class Green implements Color {

   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Green::fill() method.");
   }
}

Blue.java

java 复制代码 
package com.demo.gof;
public class Blue implements Color {

   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Blue::fill() method.");
   }
}

5. 为 Color 和 Shape 对象创建抽象类来获取工厂

AbstractFactory.java

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

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

ShapeFactory.java

java 复制代码 
package com.demo.gof;
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
   Color getColor(String color) {
      return null;
   }
}

ColorFactory.java

java 复制代码 
package com.demo.gof;
public class ColorFactory extends AbstractFactory {

   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      return null;
   }

   @Override
   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;
   }
}

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

FactoryProducer.java

java 复制代码 
package com.demo.gof;
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;
   }
}

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

AbstractFactoryPatternDemo.java

java 复制代码 
package com.demo.gof;
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();
   }
}

编译运行以上 Java 范例，输出结果如下

java 复制代码 
$ javac -d . src/main/com.demo/gof/AbstractFactoryPatternDemo.java
$ java  com.demo.gof.AbstractFactoryPatternDemo
Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.
Inside Red::fill() method.
Inside Green::fill() method.
Inside Blue::fill() method.
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