抽象工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一种方式来封装一组具有共同主题的独立工厂，而不需要指定它们的具体类。
概念解析
抽象工厂模式的核心思想是：
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提供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
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将对象的创建与使用分离
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支持产品家族的创建，确保创建的产品是兼容的
主要组成部分
抽象工厂（Abstract Factory）：声明创建抽象产品对象的接口
具体工厂（Concrete Factory）：实现创建具体产品对象的操作
抽象产品（Abstract Product）：为一类产品对象声明接口
具体产品（Concrete Product）：定义具体工厂创建的产品对象，实现抽象产品接口
客户端（Client）：仅使用由抽象工厂和抽象产品类声明的接口
代码示例
#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
// 抽象产品A：按钮接口
class Button {
public:
virtual void render() = 0;
virtual void onClick() = 0;
virtual ~Button() = default;
};
// 抽象产品B：复选框接口
class CheckBox {
public:
virtual void render() = 0;
virtual void onCheck() = 0;
virtual ~CheckBox() = default;
};
// 具体产品A1：Windows按钮
class WindowsButton : public Button {
public:
void render() override {
std::cout << "渲染一个Windows风格的按钮" << std::endl;
}
void onClick() override {
std::cout << "Windows按钮点击事件处理" << std::endl;
}
};
// 具体产品A2：MacOS按钮
class MacOSButton : public Button {
public:
void render() override {
std::cout << "渲染一个MacOS风格的按钮" << std::endl;
}
void onClick() override {
std::cout << "MacOS按钮点击事件处理" << std::endl;
}
};
// 具体产品B1：Windows复选框
class WindowsCheckBox : public CheckBox {
public:
void render() override {
std::cout << "渲染一个Windows风格的复选框" << std::endl;
}
void onCheck() override {
std::cout << "Windows复选框选中事件处理" << std::endl;
}
};
// 具体产品B2：MacOS复选框
class MacOSCheckBox : public CheckBox {
public:
void render() override {
std::cout << "渲染一个MacOS风格的复选框" << std::endl;
}
void onCheck() override {
std::cout << "MacOS复选框选中事件处理" << std::endl;
}
};
// 抽象工厂接口
class GUIFactory {
public:
virtual std::unique_ptr<Button> createButton() = 0;
virtual std::unique_ptr<CheckBox> createCheckBox() = 0;
virtual ~GUIFactory() = default;
};
// 具体工厂1：Windows工厂
class WindowsFactory : public GUIFactory {
public:
std::unique_ptr<Button> createButton() override {
return std::make_unique<WindowsButton>();
}
std::unique_ptr<CheckBox> createCheckBox() override {
return std::make_unique<WindowsCheckBox>();
}
};
// 具体工厂2：MacOS工厂
class MacOSFactory : public GUIFactory {
public:
std::unique_ptr<Button> createButton() override {
return std::make_unique<MacOSButton>();
}
std::unique_ptr<CheckBox> createCheckBox() override {
return std::make_unique<MacOSCheckBox>();
}
};
// 客户端代码
class Application {
private:
std::unique_ptr<GUIFactory> factory_;
std::unique_ptr<Button> button_;
std::unique_ptr<CheckBox> checkbox_;
public:
// 构造函数接收一个抽象工厂
explicit Application(std::unique_ptr<GUIFactory> factory)
: factory_(std::move(factory)) {}
// 创建UI组件
void createUI() {
button_ = factory_->createButton();
checkbox_ = factory_->createCheckBox();
}
// 渲染UI
void render() {
if (button_ && checkbox_) {
button_->render();
checkbox_->render();
}
}
// 模拟用户交互
void simulateUserActions() {
if (button_ && checkbox_) {
button_->onClick();
checkbox_->onCheck();
}
}
};
// 根据配置创建适当的工厂
std::unique_ptr<GUIFactory> createFactory(const std::string& os_type) {
if (os_type == "Windows") {
return std::make_unique<WindowsFactory>();
} else if (os_type == "MacOS") {
return std::make_unique<MacOSFactory>();
}
throw std::runtime_error("未知的操作系统类型");
}
int main() {
std::cout << "请选择操作系统类型 (Windows/MacOS): ";
std::string os_type;
std::cin >> os_type;
try {
// 创建对应操作系统的工厂
auto factory = createFactory(os_type);
// 创建应用并配置工厂
Application app(std::move(factory));
// 创建UI
app.createUI();
// 渲染UI
app.render();
// 模拟用户交互
app.simulateUserActions();
} catch (const std::exception& e) {
std::cerr << "错误: " << e.what() << std::endl;
return 1;
}
return 0;
}模式优势
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确保产品兼容性：抽象工厂确保创建的产品是兼容的（都是Windows风格或都是MacOS风格）
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解耦客户端代码：客户端代码只与抽象接口交互，不依赖具体实现
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单一职责原则：将产品创建代码集中在一个位置，便于维护
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开闭原则：引入新的产品变体（如Linux风格）时无需修改现有代码
适用场景
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当系统需要独立于其产品的创建、组合和表示时
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当系统需要配置多个产品家族中的一个时
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当需要强调一系列相关产品对象的设计以便联合使用时
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当需要提供一个产品类库，但只想显示它们的接口而非实现时
与其他模式的关系
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与工厂方法模式：抽象工厂通常基于一组工厂方法实现
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与单例模式：具体工厂通常实现为单例
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与原型模式：抽象工厂可以使用原型模式来初始化产品对象