【设计模式】第4讲--抽象工厂模式

一、什么是抽象工厂模式

前面介绍的工厂方法模式中考虑的是一类产品的生产,如畜牧场只养动物、电视机厂只生产电视机、计算机软件学院只培养计算机软件专业的学生等。

同种类称为同等级,也就是说:工厂方法模式只考虑生产同等级的产品,但是在现实生活中许多工厂是综合型的工厂,能生产多等级(种类) 的产品,如农场里既养动物又种植物,电器厂既生产电视机又生产洗衣机或空调,大学既有软件专业又有生物专业等。

本节要介绍的抽象工厂模式将考虑多等级产品的生产,将同一个具体工厂所生产的位于不同等级的一组产品称为一个产品族,图 1-1 所示的是海尔工厂和 TCL 工厂所生产的电视机与空调对应的关系图。
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图 1-1 电器工厂的产品等级与产品族

二、抽象工厂模式的特点

抽象工厂(AbstractFactory)模式的定义:是一种为访问类提供一个创建一组相关或相互依赖对象的接口,且访问类无须指定所要产品的具体类就能得到同族的不同等级的产品的模式结构。

抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本,工厂方法模式只生产一个等级的产品,而抽象工厂模式可生产多个等级的产品。

使用抽象工厂模式一般要满足以下条件。

  • 系统中有多个产品族,每个具体工厂创建同一族但属于不同等级结构的产品。
  • 系统一次只可能消费其中某一族产品,即同族的产品一起使用。

抽象工厂模式除了具有工厂方法模式的优点外,其他主要优点如下。

  • 可以在类的内部对产品族中相关联的多等级产品共同管理,而不必专门引入多个新的类来进行管理。
  • 当需要产品族时,抽象工厂可以保证客户端始终只使用同一个产品的产品组。
  • 抽象工厂增强了程序的可扩展性,当增加一个新的产品族时,不需要修改原代码,满足开闭原则。

其缺点是:当产品族中需要增加一个新的产品时,所有的工厂类都需要进行修改。增加了系统的抽象性和理解难度。

三、抽象工厂模式的结构与实现

3.1 模式的结构

抽象工厂模式的主要角色如下。

  • 抽象工厂(Abstract Factory):提供了创建产品的接口,它包含多个创建产品的方法
    newProduct(),可以创建多个不同等级的产品。
  • 具体工厂(Concrete Factory):主要是实现抽象工厂中的多个抽象方法,完成具体产品的创建。
  • 抽象产品(Product):定义了产品的规范,描述了产品的主要特性和功能,抽象工厂模式有多个抽象产品。
  • 具体产品(ConcreteProduct):实现了抽象产品角色所定义的接口,由具体工厂来创建,它同具体工厂之间是多对一的关系。
    抽象工厂模式的结构图如图 3-1 所示。
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图 3-1 抽象工厂模式的结构图

3.2 模式的实现

从图 3-1 可以看出抽象工厂模式的结构同工厂方法模式的结构相似,不同的是其产品的种类不止一个,所以创建产品的方法也不止一个。下面给出抽象工厂和具体工厂的代码。

(1) 抽象工厂:提供了产品的生成方法。

interface AbstractFactory {
    
    
    public Product1 newProduct1();
    public Product2 newProduct2();
}

(2) 具体工厂:实现了产品的生成方法。

class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {
    
    
    public Product1 newProduct1() {
    
    
        System.out.println("具体工厂 1 生成-->具体产品 11...");
        return new ConcreteProduct11();
    }
    public Product2 newProduct2() {
    
    
        System.out.println("具体工厂 1 生成-->具体产品 21...");
        return new ConcreteProduct21();
    }
}

四、简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式的区别

1、创建对象不同。创建对象时,“工厂模式”使用Factory模式替代使用new创建对象;“简单工厂模式”使用fw模式建立对象;“抽象工厂模式”则使用迭代模式创建对象。
2、定义变量不同。“工厂模式”不用事先定义变量,使用时随时引用便可。“简单工厂模式”,使用参数或者配置文件等事先定义好的变量,然后利用分支判断初始化具体产品类并返回。“抽象工厂模式则”不符合“开发-封闭”原则,每次增加产品,都需要修改类方法。
3、接口数量不同。“工厂模式”有两至三个接口。“简单工厂模式”只有一个接口。抽象工厂模式理论上具有无限个接口。

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