技术成神之路：设计模式（五）抽象工厂模式

1.介绍

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种创建型设计模式，它提供了一种创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定其具体类。这种模式属于工厂模式的一种扩展，它通过引入抽象层来实现工厂方法的组合，从而使得客户端能够使用抽象的接口创建一组相关的产品对象。

2.定义

抽象工厂模式定义了一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。

3. 主要作用

抽象工厂模式允许你定义一个创建对象的接口，这些对象之间有关联或依赖关系，而具体的创建逻辑由实现了该接口的具体工厂类负责。这样一来，客户端只需与抽象工厂及其产品接口交互，而不用关心具体的产品实现细节，从而达到了解耦的效果。

到这里你是不是有疑惑，这TM和工厂方法模式有什么区别啊！不急，继续往下看👇

4.解决的问题

客户端代码与具体工厂类的耦合问题，客户端通过抽象接口与具体工厂分离。
系统扩展时可以灵活添加新的产品族，无需修改现有代码。

5.模式原理

包含角色：

抽象工厂（Abstract Factory）：定义创建一组产品的接口，每个方法对应一种产品。
具体工厂（Concrete Factory）：实现抽象工厂接口，负责创建一组具体产品。
抽象产品（Abstract Product）：定义产品的接口，描述产品的公共方法。
具体产品（Concrete Product）：实现抽象产品接口，具体产品之间属于同一产品族。

UML类图：

代码示例：

java 复制代码

// 抽象产品：按钮接口
public interface Button {
    void display();
}

// 具体产品：安卓风格按钮
public class AndroidButton implements Button {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("显示安卓风格按钮");
    }
}

// 具体产品：iOS风格按钮
public class IOSButton implements Button {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("显示iOS风格按钮");
    }
}

// 抽象工厂：UI组件工厂
public interface UIFactory {
    Button createButton();
}

// 具体工厂：安卓风格UI组件工厂
public class AndroidUIFactory implements UIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new AndroidButton();
    }
}

// 具体工厂：iOS风格UI组件工厂
public class IOSUIFactory implements UIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new IOSButton();
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用安卓风格工厂创建按钮
        UIFactory androidFactory = new AndroidUIFactory();
        Button androidButton = androidFactory.createButton();
        androidButton.display();

        // 使用iOS风格工厂创建按钮
        UIFactory iosFactory = new IOSUIFactory();
        Button iosButton = iosFactory.createButton();
        iosButton.display();
    }
}

打印：

复制代码

显示安卓风格按钮
显示iOS风格按钮

🤦‍♀️此时的你： emm... 和工厂方法模式有一点不同了，但是从示例代码看上去区别不是很大吗，还是没搞懂。

🤦‍♂️我： 再来个示例吧，保证你豁然开朗✨

拓展示例：加入更多的产品

定义新的抽象产品

java 复制代码

// 抽象产品：文本框接口
public interface TextBox {
    void display();
}

定义新的具体产品

java 复制代码

// 具体产品：安卓风格文本框
public class AndroidTextBox implements TextBox {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("显示安卓风格文本框");
    }
}

// 具体产品：iOS风格文本框
public class IOSTextBox implements TextBox {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("显示iOS风格文本框");
    }
}

更新抽象工厂接口

java 复制代码

// 抽象工厂：UI组件工厂
public interface UIFactory {
    Button createButton();
    TextBox createTextBox();
}

更新具体工厂

cpp 复制代码

// 具体工厂：安卓风格UI组件工厂
public class AndroidUIFactory implements UIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new AndroidButton();
    }

    @Override
    public TextBox createTextBox() {
        return new AndroidTextBox();
    }
}

// 具体工厂：iOS风格UI组件工厂
public class IOSUIFactory implements UIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new IOSButton();
    }

    @Override
    public TextBox createTextBox() {
        return new IOSTextBox();
    }
}

调用

cpp 复制代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用安卓风格工厂创建UI组件
        UIFactory androidFactory = new AndroidUIFactory();
        Button androidButton = androidFactory.createButton();
        TextBox androidTextBox = androidFactory.createTextBox();
        androidButton.display();
        androidTextBox.display();

        // 使用iOS风格工厂创建UI组件
        UIFactory iosFactory = new IOSUIFactory();
        Button iosButton = iosFactory.createButton();
        TextBox iosTextBox = iosFactory.createTextBox();
        iosButton.display();
        iosTextBox.display();
    }
}

打印

cpp 复制代码

显示安卓风格按钮
显示安卓风格文本框
显示iOS风格按钮
显示iOS风格文本框

🤦‍♂️我： 这下区别更大了吧！他们的区别就在于：抽象工厂模式 用于创建多个产品族的对象。每个具体工厂都能生产一整组相关的产品。
工厂方法模式 用于创建一种产品，但由子类决定要实例化的具体产品。

🤦‍♀️你： 搜嘎搜嘎，看来还是有区别的嘛😆

🤦‍♂️我： 思维发散一下，在安卓中不同的系统主题有其对应的UI控件风格，你猜猜它使用的是什么设计模式...

6.优缺点

优点：

分离了具体的产品实现和客户端代码，客户端通过抽象接口操作具体产品。
符合开闭原则，易于扩展，增加新的产品族很方便。

缺点：

增加新的产品等级结构比较复杂，需要修改抽象工厂及所有的具体工厂。

7.应用场景

需要创建一系列相关或依赖的对象：例如，创建跨平台的UI组件（按钮、文本框等），每个平台都有一套相应的实现。
系统的产品族设计：例如，创建不同主题的UI组件（暗黑主题、明亮主题等），确保组件的一致性。
客户端不需要知道具体产品的创建细节：例如，通过配置文件决定使用哪个具体工厂。

🤔一般应用场景都是大型项目上，实现起来略复杂，我还是喜欢简单工厂模式，哈哈哈

8.总结

抽象工厂模式是一种创建型设计模式，它允许客户端创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们具体的类。通过定义一组抽象产品接口和相应的具体工厂，系统能够灵活地支持多种产品族，并且保证产品族的一致性。尽管这种模式增加了系统的复杂性，但它在需要创建相关对象集的场景中非常有用。

还是那句话：选择适合自己程序的设计模式，不要为了设计而设计！