工厂方法模式和抽象工厂模式详解

由于工厂方法模式和抽象工厂模式有点类似，可以放着一块说下。

一、工厂方法模式 (Factory Method Pattern)

场景描述

假设需要实现一个跨平台日志系统，支持文件日志和数据库日志，且未来可能扩展其他日志方式。通过工厂方法模式，将日志对象的创建延迟到子类，避免修改核心代码。

java 复制代码

// 抽象产品：日志接口
interface Logger {
    void log(String message);
}

// 具体产品1：文件日志
class FileLogger implements Logger {
    @Override
    public void log(String message) {
        System.out.println("文件日志记录: " + message);
    }
}

// 具体产品2：数据库日志
class DatabaseLogger implements Logger {
    @Override
    public void log(String message) {
        System.out.println("数据库日志记录: " + message);
    }
}

// 抽象工厂：定义创建日志的接口
abstract class LoggerFactory {
    // 工厂方法（由子类实现具体创建逻辑）
    public abstract Logger createLogger();

    // 公共业务逻辑（如日志预处理）
    public void log(String message) {
        Logger logger = createLogger();
        logger.log("[预处理] " + message);
    }
}

// 具体工厂1：文件日志工厂
class FileLoggerFactory extends LoggerFactory {
    @Override
    public Logger createLogger() {
        return new FileLogger();
    }
}

// 具体工厂2：数据库日志工厂
class DatabaseLoggerFactory extends LoggerFactory {
    @Override
    public Logger createLogger() {
        return new DatabaseLogger();
    }
}

// 测试代码
public class FactoryMethodDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用文件日志
        LoggerFactory fileFactory = new FileLoggerFactory();
        fileFactory.log("用户登录成功");

        // 使用数据库日志
        LoggerFactory dbFactory = new DatabaseLoggerFactory();
        dbFactory.log("订单创建完成");
    }
}

二、抽象工厂模式 (Abstract Factory Pattern)

场景描述

开发一个跨平台UI库，需要为Windows和macOS创建风格一致的按钮和文本框，并确保同一家族的产品兼容。

java 复制代码

// 抽象产品族：按钮
interface Button {
    void render();
}

// 抽象产品族：文本框
interface TextBox {
    void input(String text);
}

// 具体产品：Windows按钮
class WindowsButton implements Button {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("Windows风格按钮渲染");
    }
}

// 具体产品：Windows文本框
class WindowsTextBox implements TextBox {
    @Override
    public void input(String text) {
        System.out.println("Windows文本框输入: " + text);
    }
}

// 具体产品：macOS按钮
class MacOSButton implements Button {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("macOS风格按钮渲染");
    }
}

// 具体产品：macOS文本框
class MacOSTextBox implements TextBox {
    @Override
    public void input(String text) {
        System.out.println("macOS文本框输入: " + text);
    }
}

// 抽象工厂：定义创建产品族的方法
interface GUIFactory {
    Button createButton();
    TextBox createTextBox();
}

// 具体工厂1：Windows工厂
class WindowsFactory implements GUIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new WindowsButton();
    }

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

// 具体工厂2：macOS工厂
class MacOSFactory implements GUIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new MacOSButton();
    }

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

// 客户端代码
class Application {
    private Button button;
    private TextBox textBox;

    public Application(GUIFactory factory) {
        button = factory.createButton();
        textBox = factory.createTextBox();
    }

    public void run() {
        button.render();
        textBox.input("Hello World");
    }
}

// 测试代码
public class AbstractFactoryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Windows风格应用
        Application winApp = new Application(new WindowsFactory());
        winApp.run();

        // 创建macOS风格应用
        Application macApp = new Application(new MacOSFactory());
        macApp.run();
    }
}

两种模式对比

特性	工厂方法模式	抽象工厂模式
核心目的	创建单一产品	创建多个相关产品的家族
扩展维度	纵向扩展（新增产品类型）	横向扩展（新增产品族）
接口复杂度	一个工厂方法	多个工厂方法
典型应用场景	日志系统、数据库连接池	跨平台UI、主题换肤、游戏皮肤
代码改动范围	添加新工厂类	添加新工厂类和产品家族

真实场景问题解决

工厂方法模式应用痛点

问题：需要支持多种日志存储方式，但不想让客户端依赖具体实现类

解决：通过工厂类隔离具体实现，客户端只依赖抽象接口

抽象工厂模式应用痛点

问题：需要保证Windows按钮必须与Windows文本框搭配使用

解决：通过同一工厂类创建所有关联组件，避免风格不一致

扩展性挑战

新增日志类型：只需添加XXXLoggerFactory，无需修改现有代码

新增操作系统支持：添加LinuxFactory及相关产品类即可

代码设计亮点

工厂方法模式

符合开闭原则：新增日志类型只需扩展工厂类

客户端代码与具体产品解耦

抽象工厂模式

保证产品族一致性：同一工厂创建的所有组件风格统一

切换产品族只需更换工厂实例（如从Windows切换到macOS）

一句话总结

工厂方法模式：解决"如何创建一个对象"的问题，通过子类决定具体类型。

抽象工厂模式：解决"如何创建一组相关对象"的问题，通过工厂组合保证兼容性。

这两种模式还是很相似的，感觉不就用太纠结。抽象工厂模式可以通过组合的方式拓展产品，但是更为复杂，如果只需要简单地生产单个对象，只需要工厂方法模式就足够了，需要提前评估好拓展性。