设计模式（5）创建型模式 - 抽象工厂模式

前言

前面学习了简单工厂模式和工厂方法模式
可以说工厂方法模式是简单工厂模式的一个扩充，解决了简单工厂模式的会出现的开闭原则问题
而抽象工厂模式又是工厂方法模式的一个扩充

工厂方法模式的局限

下面是一个工厂方法模式：
一个生产车的工厂，只能生产这些车（实际上举的例子有点不对，就当自行车、电动车、汽车都是一类车）

工厂方法模式：一个具体的工厂只有一个工厂方法
当用户需要多种产品对象（生产手机），工厂方法模式就无法完成

package com.company.DesignPatterns;
//抽象工厂类，定义具体工厂的接口
abstract class FMPFactory{

    public abstract FMPProduce FMPtoFactory(String type);

}
//生产car的具体工厂
class FMPFactoryCar extends FMPFactory{
    @Override
    public FMPProduce FMPtoFactory(String type) {
        return new Car(type);
    }
}

//生产bicycle的具体工厂
class FMPFactoryBicycle extends FMPFactory{
    @Override
    public FMPProduce FMPtoFactory(String type) {
        return new Bicycle(type);
    }
}
//产品接口
interface FMPProduce{
    public void produce();
}
//汽车产品
class Car implements FMPProduce{
    private String type;

    public Car(String type) {
        this.type=type;
    }

    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("生产："+type+"...生产成功");
    }
}
//自行车产品
class Bicycle implements FMPProduce{
    private String type;

    public Bicycle(String type) {
        this.type = type;
    }

    @Override
    public void produce() {
        System.out.println("生产："+type+"...生产成功");
    }
}


public class FMP {
    public static void main(String[] args){
        FMPFactory factory=new FMPFactoryCar();
        factory.FMPtoFactory("BMW").produce();
    }
}

抽象工厂模式

概念

产品等级结构：产品等级结构即产品的继承结构

如上例：抽象类车工厂，其子类可以是汽车、自行车
抽象类车工厂和汽车工厂、自行车工厂是一个产品等级结构

产品族：在抽象工厂模式中，产品族是指由同一个工厂生产的，位于不同产品等级结构中的一组产品

例如：车工厂要生产手机，车工厂位于车产品等级结构，手机位于手机产品等级结构

在这里插入图片描述
可以看出，工厂方法模式只能生产同一产品等级结构的产品，而抽象工厂模式解决了工厂方法模式的局限，能够生产产品族的产品

抽象工厂的定义：抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类。抽象工厂模式又称为Kit模式，属于对象创建型模式

结构

抽象工厂模式的结构和工厂方法模式的结构一样是四个：

AbstractFactory：抽象工厂
ConcreteFactory：具体工厂
AbstractProduct：抽象产品
Product：具体产品

在这里插入图片描述

抽象工厂的两个工厂方法定义了两种产品等级结构

完成案例

完成上面那个需要生产手机的需求：

可以在抽象工厂中定义两个抽象方法（即规定两个产品等级结构）

package com.company.DesignPatterns;

import java.util.stream.Stream;

class AFP {
    public static void main(String[] args){
        new AFPFactoryCar().Car().produce();
    }
}

//抽象工厂类，定义具体工厂的接口
abstract class AFPFactory{
    abstract  AFPProduce Car();
    abstract AFPProduce Phone();
}
//车工厂
class AFPFactoryCar extends AFPFactory{


    @Override
    AFPProduce Car() {
        return new AFPCar();
    }

    @Override
    AFPProduce Phone() {
        return null;
    }
}
//手机工厂
class AFPFactoryPhone extends AFPFactory{

    @Override
    AFPProduce Car() {
        return null;
    }

    @Override
    AFPProduce Phone() {
        return new AFPPhone();
    }
}


//抽象产品类
abstract class AFPProduce{
    abstract void produce();
}
//产品车
class AFPCar extends AFPProduce{

    @Override
    void produce() {
        System.out.println("正在生产车...生产成功");
    }
}
//产品手机
class AFPPhone extends AFPProduce{

    @Override
    void produce() {
        System.out.println("正在生产手机...生产成功");
    }
}

在这里插入图片描述

当然也可以设置两个抽象工厂

抽象工厂模式的优缺点

优点:

抽象工厂模式隔离了具体类的生成，使得客户并不需要知道什么被创建。由于这种隔离，更换一个具体工厂就变得相对容易。所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的那些公共接口，因此只需改变具体工厂的实例，就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。另外，应用抽象工厂模式可以实现高内聚低耦合的设计目的，因此抽象工厂模式得到了广泛的应用。
当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。这对一些需要根据当前环境来决定其行为的软件系统来说，是一种非常实用的设计模式。
增加新的具体工厂和产品族很方便，无须修改已有系统，符合“开闭原则”

其实抽象工厂模式的优点与工厂方法模式的优点类似，只是扩展了产品的类型 - 产品族

缺点:

在添加新的产品对象时，难以扩展抽象工厂来生产新种类的产品，这是因为在抽象工厂角色中规定了所有可能被创建的产品集合，要支持新种类的产品就意味着要对该接口进行扩展，而这将涉及到对抽象工厂角色及其所有子类的修改，显然会带来较大的不便。
开闭原则的倾斜性（增加新的工厂和产品族容易，增加新的产品等级结构麻烦）

抽象工厂适用环境

一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节，这对于所有类型的工厂模式都是重要的。
系统中有多于一个的产品族，而每次只使用其中某一产品族。
属于同一个产品族的产品将在一起使用，这一约束必须在系统的设计中体现出来。
系统提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而使客户端不依赖于具体实现

应用

Java SE AWT（抽象窗口工具包）
JavaSE的抽象窗口工具包使用抽象工厂模式来实现在不同的操作系统中应用程序呈现与所在操作系统一致的外观界面
感觉现在已经没什么用了
在很多软件系统中需要更换界面主题，要求界面中的按钮、文本框、背景色等一起发生改变时，可以使用抽象工厂模式进行设计

模式扩展

开闭原则的倾斜

(1) 增加产品族：对于增加新的产品族，工厂方法模式很好的支持了“开闭原则”，对于新增加的产品族，只需要对应增加一个新的具体工厂即可，对已有代码无须做任何修改。

(2) 增加新的产品等级结构：对于增加新的产品等级结构（再加一个生产耳机），需要修改所有的工厂角色，包括抽象工厂类，在所有的工厂类中都需要增加生产新产品的方法（继承抽象类要实现所有的抽象方法），不能很好地支持“开闭原则”

抽象工厂模式的这种性质称为“开闭原则”的倾斜性，抽象工厂模式以一种倾斜的方式支持增加新的产品，它为新产品族的增加提供方便，但不能为新的产品等级结构的增加提供这样的方便

工厂模式的退化

简单工厂模式到工厂方法模式是多了抽象工厂
工厂方法模式到抽象工厂模式是多了产品族

抽象工厂模式中产品族只存在一个产品等级结构，就退化成了工厂方法模式，抽象工厂和具体工厂合并，就退化成了简单工厂模式

总结

产品族是多个产品等级结构的组合
抽象工厂模式是工厂方法模式的扩展，即抽象工厂模式产品族有多个产品等级结构
同一产品族的产品将在一起使用（上面的例子产品太少体现不出），会体现在系统的设计中
抽象工厂模式无法添加新的产品等级结构，即开闭原则的倾斜性
抽象工厂模式主要优点是隔离了具体类的生成（工厂方法模式、简单工厂模式的优点），主要缺点在于增加新的产品等级结构很复杂，需要修改抽象工厂和所有的具体工厂类，对“开闭原则”的支持呈现倾斜性

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