23种设计模式-抽象工厂模式

  1. 女娲的失误

工厂方法模式举了女娲造人的例子，人是造出来了，世界也热闹了，可以低头一看，都是清一色的类型，没有给人类定义性别。在现有条件下重新造人，尽可能旧物利用。人种（Product产品类）应该怎么改造呢？就增加了性别的区分，那么目前的对象通过肤色和性别可以确定了，产品分析完毕了，生产的工厂类（八卦炉）该怎么改造呢？把现有的八卦炉拆开，分别去生产女性和男性，类图9-2：


9-2

类图虽然很大，但是比较简单。java的典型类图，一个接口，多个抽象类，然后是N个实现类，每个人种是一个抽象类，性别在各个实现类中是想。需要说明的是HumanFactory接口，在这个接口中定义了三个方法，分别用来生产三个不同肤色的人种，它的两个实现类分别是性别，通过肤色和性别唯一确定一个生产出来的对象。
代码如下：

//人类接口
public interface Human {
    void getColor();
    void getSex();
}
//人种抽象类
public abstract class AbstractBlackHuman implements Human {
    @Override
    public void getColor() {
        System.out.println("黑人");
    }
}
public abstract class AbstractWhiteHuman implements Human {
    @Override
    public void getColor() {
        System.out.println("白人");
    }
}
public abstract class AbstractYellowHuman implements Human {
    @Override
    public void getColor() {
        System.out.println("黄种人");
    }
}
//区分性别的具体实现
public class FemaleBlackHuman extends AbstractBlackHuman {
    @Override
    public void getSex() {
        System.out.println("黑人女性");
    }
}
public class MaleBlackHuman extends AbstractBlackHuman {
    @Override
    public void getSex() {
       System.out.println("黑人男性");
    }
}
public class FemaleWhiteHuman extends AbstractWhiteHuman{
    @Override
    public void getSex() {
        System.out.println("白人女性");
    }
}
public class MaleWhiteHuman extends AbstractWhiteHuman {
    @Override
    public void getSex() {
        System.out.println("白人男性");
    }
}
public class FemaleYellowHuman extends AbstractYellowHuman{
    @Override
    public void getSex() {
        System.out.println("黄种人女性");
    }
}
public class MaleYellowHuman extends AbstractYellowHuman {
    @Override
    public void getSex() {
        System.out.println("黄种人男性");
    }
}
//工厂接口
public interface HumanFactory {
    Human createYellowHuman();
    Human createBlackHuman();
    Human createWhiteHuman();
}
//工厂实现
public class FemaleFactory implements HumanFactory {
    @Override
    public Human createYellowHuman() {
        return new FemaleYellowHuman();
    }

    @Override
    public Human createBlackHuman() {
        return new FemaleBlackHuman();
    }

    @Override
    public Human createWhiteHuman() {
        return new FemaleWhiteHuman();
    }
}
public class MaleFactory implements HumanFactory {
    @Override
    public Human createYellowHuman() {
        return new MaleYellowHuman();
    }

    @Override
    public Human createBlackHuman() {
        return new MaleBlackHuman();
    }

    @Override
    public Human createWhiteHuman() {
        return new MaleWhiteHuman();
    }
}

回过头来想想我们的设计，有点像工厂，每个工厂分很多车间，每个车间又分多条生产线，分别生产不同的产品，我们可以把八卦炉看做车间，把八卦炉生产的工艺（生产白人、黑人还是黄人）称为生产线，如此来看就是一个女性生产车间，专门生产各种肤色的女性，一个是男性生产车间，专门生产各种肤色的男性。在这样的设计下，各个车间和各条生产线的职责非常明确，在车间内各个生产出来的产品可以有耦合关系，还可以在车间内协调好生产比例，这就是抽象工厂模式。

  1. 抽象工厂模式的定义

抽象工厂模式（abstract factory pattern）是一种比较常用的模式，其定义如下：
Provide an interface for creating families of related or dependent objects without specifying their concreate classes(为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口，而且无须指定他们的具体类。)
抽象工厂模式的通用类图9-3：

9-3

抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，在有多个业务品种、业务分类时，通过抽象工厂模式产生需要的对象是一种非常好的解决方式。我们来看看抽象工厂的通用源代码，首先有两个互相影响的产品线（也叫做产品族），例如制造汽车的左侧车门和右侧门，这两个应该是数量相等的——两个对象之间的约束，每个型号的车门都是不一样的，这是产品等级结构约束的，我们先看看两个产品族的类图，类图9-4：
9-4

注意类图上的圈圈、框框相对应，两个抽象的产品类可以有关系，例如共同继承或实现一个抽象或接口，代码如下：

//A类产品抽象类
public abstract class AbstractProductA {
    //每个产品共有方法
    public void shareMethod(){
        System.out.println("这是A类产品");
    }
    //每个产品相同方法，不同实现
    public abstract void doSomething();
}
//A类产品的两个实现类
public class ProductA1 extends AbstractProductA {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("ProductA1的实现");
    }
}
public class ProductA2 extends AbstractProductA {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("ProductA2的实现");
    }
}
//B类产品
public abstract class AbstractProductB {
    public void shareMethod(){
        System.out.println("这是B类产品");
    }
    public abstract void doSomething();
}
public class ProductB1 extends AbstractProductB {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("ProductB1的实现");
    }
}
public class ProductB2 extends AbstractProductB {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("ProductB2的实现");
    }
}
//抽象工厂接口
public interface AbstractFactory {
    AbstractProductA createProductA();
    AbstractProductB createProductB();
}
//工厂实现类
public class Product1Factory implements AbstractFactory {
    @Override
    public AbstractProductA createProductA() {
        return new ProductA1();
    }

    @Override
    public AbstractProductB createProductB() {
        return new ProductB1();
    }
}
public class Product2Factory implements AbstractFactory {
    @Override
    public AbstractProductA createProductA() {
        return new ProductA2();
    }

    @Override
    public AbstractProductB createProductB() {
        return new ProductB2();
    }
}

抽象工厂类AbstractFactory 的职责是定义每个工厂要实现的功能，在通用代码中，抽象工厂定义了两个产品族的产品创建，有N个产品族，在抽象工厂类中就应该有N个创建方法（那这样不是就不太方便扩展，增加一个产品族就需要增加一个创建方法，还是说通过接口在实现抽象工厂接口去增加方法，感觉这样也不太合理，这些产品族一般应该会有一定得依赖关系会有耦合的，如果通过继承接口去扩展好像也会有问题，这个具体看后面是怎么处理的）
这里有M个产品等级就应该有M个实现工厂，在每个实现工厂中，实现不同产品族的生产任务。该模式中，对于一个产品来说，我们只要知道它的工厂方法就可以直接产生一个产品对象，无须关系他的实现类。（就是将产品的生产全交给工厂负责，我们只需要在使用的时候去生产就好了）

  1. 抽象工厂模式的应用

3.1抽象工厂模式的优点

  • 封装性，每个产品的实现类不是高层模块关心的，他要关心的是什么？是接口，是抽象，他不关心对象是如何创建出来的，这都由工厂类负责，只要知道工厂类是谁，就可以创建出需要的对象 ，这不就很符合依赖倒置原则，抽象完成依赖。
  • 产品族内的约束为非公开状态。比如生产产品的比例可以在工厂内实现，像左车门和右车门的比例是1比1，这样的生成过程对调用工厂类的高层模块来说是透明的，他不需要知道这个约束。（这个的具体应用我自己还没见到过实例，也想不到会用在哪个地方，怎么用）
    3.2抽象工厂模式的缺点
    抽象工厂模式的最大缺点就是产品族扩展非常困难（这个就是我上面有提到的问题，没想到没给出解决方案，实在的缺陷）为什么这么说？我们通过代码为例，如果要增加一个产品c，也就是产品家族由原来的2个增加到3个，抽象类AbstractFactory要增加一个方法createProductC（），然后两个实现类都要修改，这严重违反了开闭原则，而且我们一直说明抽象类和接口是一个契约。改变契约，所有与契约有关的代码都需要修改，这叫“有毒代码”，只要与这段代码有关，就可能产生侵害的危险。
    3.3抽象工厂模式的使用场景
    抽象工厂模式的使用场景定义非常简单：一个对象族（或一组没有任何关系的对象）都有相同的约束，则可以使用抽象工厂模式。什么意思呢？例如一个文本编辑器和一个图片处理器，都是软件实体，但是linux下的文本编辑器和windows下的文本编辑器虽然功能和界面都相同，但是代码实现是不同的，图片编辑器也有类似情况。也就是具有共同的约束条件：操作系统类型。于是我们可以使用抽象工厂模式，产生不同操作系统下的编辑器和图片处理器。
    3.4抽象工厂模式的注意事项
    缺点是产品族扩展比较困难，但是一定要搞清楚，难得是产品族，不是产品等级（product1，product2）。该模式下，产品等级是非常容易扩展的，增加一个产品等级，只要增加一个工厂类负责新增出来的产品生成任务即可。也就是说横向扩展容易，纵向扩展难，从产品等级扩展看是符合开闭原则的，这个可以看上面的通用类图代码的例子。
  1. 最佳实践

一个模式在什么情况下才能够使用，这是我们都比较关注的点。抽象工厂模式是一个简单的模式，使用的场景非常多，例如在开发中，涉及到不同操作系统的时候，都可以考虑使用抽象工厂模式，通过抽象工厂模式屏蔽掉操作系统对应用的影响。（这个说起来很容易，但是具体怎样去理解，怎样去使用，还是需要多实践，只有见过做过才会印象更深）

内容来自《设计模式之禅》

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