抽象工厂模式

约 1436 字大约 5 分钟

2025-01-17

1.介绍

定义：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；
应用：
- 系统中有多个产品族，每个具体工厂创建同族但属于不同等级的产品；
- 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。

1.4 角色

抽象产品（Abstract Product）：定义了一组产品对象的共同接口或抽象类，描述了产品对象的公共方法。
具体产品（Concrete Product）：实现了抽象产品接口，定义了具体产品的特定行为和属性。
抽象工厂（Abstract Factory）：声明了一组用于创建产品对象的方法，每个方法对应一种产品类型。抽象工厂可以是接口或抽象类。
具体工厂（Concrete Factory）：实现了抽象工厂接口，负责创建具体产品对象的实例。

2.举例

创建 Shape 接口和实现这些接口的实体类。下一步是创建抽象工厂类 AbstractFactory。接着定义工厂类 ShapeFactory 和 ColorFactory，这两个工厂类都是实现了 AbstractFactory。然后创建一个工厂创造器/生成器类 FactoryProducer。

AbstractFactoryPatternDemo 类使用*FactoryProducer 来获取 AbstractFactory 对象。它将向 AbstractFactory 传递形状信息 Shape（CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE），以便获取它所需对象的类型。同时它还向 AbstractFactory 传递颜色信息 Color（RED / GREEN / BLUE），以便获取它所需对象的类型。

步骤1：为形状和颜色创建一个接口

public interface Shape {
   void draw();
}

public interface Color {
   void fill();
}

步骤2：分别创建实现形状和颜色的实体类

//实现形状接口的实体类
public class Rectangle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

public class Square implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}

public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

//实现颜色接口的实体类
public class Red implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Red::fill() method.");
   }
}

public class Green implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Green::fill() method.");
   }
}

public class Blue implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Blue::fill() method.");
   }
}

步骤3：为Color和Shape接口对象创建抽象类来获取工厂

public abstract class AbstractFactory {
   public abstract Color getColor(String color);
   public abstract Shape getShape(String shape);
}

步骤4：创建继承AbstractFactory的工厂类，基于给定的信息生成实体类的对象

//ShapeFactory：Shape工厂
public class ShapeFactory extends AbstractFactory {
    
   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }        
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
         return new Square();
      }
      return null;
   }
   
   @Override
   public Color getColor(String color) {
      return null;
   }
}

//ShapeFactory：Shape工厂
public class ColorFactory extends AbstractFactory {
    
   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      return null;
   }
   
   @Override
   public Color getColor(String color) {
      if(color == null){
         return null;
      }        
      if(color.equalsIgnoreCase("RED")){
         return new Red();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("GREEN")){
         return new Green();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("BLUE")){
         return new Blue();
      }
      return null;
   }
}

步骤5：创建一个工厂创造器，通过传递形状或颜色信息来获取指定的工厂

public class FactoryProducer {
   public static AbstractFactory getFactory(String choice){
      if(choice.equalsIgnoreCase("SHAPE")){
         return new ShapeFactory();
      } else if(choice.equalsIgnoreCase("COLOR")){
         return new ColorFactory();
      }
      return null;
   }
}

消费者：通过FactoryProducer来获取AbstracFactory，进而通过传递类型信息来获取实体类对象

public class AbstractFactoryPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
 
      //获取形状工厂
      AbstractFactory shapeFactory = FactoryProducer.getFactory("SHAPE");
 
      //获取形状为 Circle 的对象
      Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
 
      //调用 Circle 的 draw 方法
      shape1.draw();
 
      //获取形状为 Rectangle 的对象
      Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
 
      //调用 Rectangle 的 draw 方法
      shape2.draw();
      
      //获取形状为 Square 的对象
      Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
 
      //调用 Square 的 draw 方法
      shape3.draw();
 
      //获取颜色工厂
      AbstractFactory colorFactory = FactoryProducer.getFactory("COLOR");
 
      //获取颜色为 Red 的对象
      Color color1 = colorFactory.getColor("RED");
 
      //调用 Red 的 fill 方法
      color1.fill();
 
      //获取颜色为 Green 的对象
      Color color2 = colorFactory.getColor("GREEN");
 
      //调用 Green 的 fill 方法
      color2.fill();
 
      //获取颜色为 Blue 的对象
      Color color3 = colorFactory.getColor("BLUE");
 
      //调用 Blue 的 fill 方法
      color3.fill();
   }
}

执行结果

3.优缺点

3.1 优点

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进行管理；
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。

3.2 缺点

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。

4.小结

工厂模式和抽象工厂的异同
- 工厂模式和抽象工厂都是创建对象的设计模式
- 创建对象的方式和对象的组织结构不同
  - 工厂模式式通过一个工厂类来创建一个具体的对象
  - 抽象工厂是通过一组相关的工厂来创建一组相关的对象
  - 工厂模式只适用于单一产品的创建
  - 抽象工厂适用于一组相关产品的创建

祥讲创建对象的过程：

工厂模式：定义了一个用于创建对象的接口（工厂），让其具体的工厂子类决定实例化哪个类：使得一个类的实例化延迟到其子类；适用于创建的对象比较少的情况
抽象工厂：定义了一个工厂创作器（用于创建指定的工厂，里面包含多个工厂），进而通过该工厂创建具体的产品

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；

版权所有

版权归属：haipeng-lin

许可证：署名 4.0 国际 (CC-BY-4.0)