设计模式之：抽象工厂模式

目录

• 产品等级结构与产品族
• 抽象工厂模式概述
• 抽象工厂模式的结构与实现
• 抽象工厂模式的应用实例
• 开闭原则的倾斜性
• 抽象工厂模式的优缺点与适用环境

产品等级结构与产品族

工厂方法模式：每个具体工厂只有一个或者一组重载的工厂方法，只能生产一种产品，可能会导致系统中存在大量的工厂类，势必会增加系统的开销

抽象工厂模式：一个工厂可以生产一系列产品（一族产品），极大减少了工厂类的数量

概念

产品等级结构：产品等级结构即产品的继承结构

产品族：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

抽象工厂模式概述

模式动机

• 当系统所提供的工厂生产的具体产品并不是一个简单的对象，而是多个位于不同产品等级结构、属于不同类型的具体产品时就可以使用抽象工厂模式
• 抽象工厂模式是所有形式的工厂模式中最为抽象和最具一般性的一种形式

抽象工厂模式定义：

• 抽象工厂模式：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。
• Abstract Factory Pattern: Provide an interface for creating families of related or dependent objects without specifying their concrete classes.
• 对象创建型模式

注：

• 又称为工具(Kit)模式
• 抽象工厂模式中的具体工厂不只是创建一种产品，它负责创建一族产品
• 当一个工厂等级结构可以创建出分属于不同产品等级结构的一个产品族中的所有对象时，抽象工厂模式比工厂方法模式更为简单、更有效率

抽象工厂模式的结构与实现

抽象工厂模式的结构与实现

抽象工厂模式包含以下4个角色：

• AbstractFactory（抽象工厂）

抽象工厂用于声明生成抽象产品的方法，在一个抽象工厂中可以定义一组方法，每一个方法对象一个产品等级结构。

• ConcreteFactory（具体工厂）

具体工厂实现了抽象工厂声明的抽象产品的方法，生成一组具体产品，这些产品构成了一个产品族，每一个产品都位于某个产品等级结构中。

• AbstractProduct（抽象产品）

抽象产品为每种产品声明接口，在抽象产品中定义了产品的抽象业务方法。

• ConcreteProduct（具体产品）

具体产品定义具体工厂生产的具体产品对象，实现抽象产品接口中定义的业务方法。

抽象工厂的实现

经典抽象工厂类代码：

/**
 * Created by yitian.z on 2016/4/14.
 */
public interface AbstractFactory {

    public AbstractProductA createProductA();

    public AbstractProductB createProductB();

}

经典具体工厂类代码：

/**
 * Created by yitian.z on 2016/4/14.
 */
public class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {

    @Override
    public AbstractProductA createProductA() {
        System.out.println("Factory1: creating ConcreteProdectA 1...");
        return null;
    }

    @Override
    public AbstractProductB createProductB() {
        System.out.println("Factroy1: creating ConcreteProductB 1...");
        return null;
    }
}

/**
 * Created by yitian.z on 2016/4/14.
 */
public class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory {
    @Override
    public AbstractProductA createProductA() {
        System.out.println("Factory2: creating ConcreteProductA 2...");
        return null;
    }

    @Override
    public AbstractProductB createProductB() {
        System.out.println("Factory2: creating ConcreteProductB 2...");
        return null;
    }
}

经典抽象产品类代码：

/**
 * Created by yitian.z on 2016/4/14.
 */
public interface AbstractProductA {
}

public interface AbstractProductB {
}

经典具体产品类代码：

/**
 * Created by yitian.z on 2016/4/14.
 */
public class ConcreteProductA1 implements AbstractProductA {
}

public class ConcreteProductA2 implements AbstractProductA {
}

public class ConcreteProductB1 implements AbstractProductB {
}

public class ConcreteProductB2 implements AbstractProductB {
}

客户端代码：

/**
 * Created by yitian.z on 2016/4/14.
 */
public class Client {
}

配置文件代码：

package com.zyt.util;

import org.w3c.dom.Document;
import org.w3c.dom.NodeList;
import org.xml.sax.SAXException;

import javax.xml.parsers.DocumentBuilder;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;
import javax.xml.parsers.ParserConfigurationException;
import java.io.File;
import java.io.IOException;

/**
 * Created by yitian.z on 2016/4/14.
 */
public class XMLUtil {

    public static Object getBean() throws ParserConfigurationException, IOException, SAXException, ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        DocumentBuilderFactory builderFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
        DocumentBuilder builder = builderFactory.newDocumentBuilder();

        Document document = builder.parse(new File("config.xml"));

        NodeList nodeList = document.getElementsByTagName("className");
        org.w3c.dom.Node classNode = nodeList.item(0).getFirstChild();
        String className = classNode.getNodeValue();

        Class clazz = Class.forName(className);
        Object object = clazz.newInstance();

        return object;
    }
}

抽象工厂模式应用实例

某软件公司要开发一套界面皮肤库，可以对基于.NET平台的桌面软件进行界面美化。用户在使用时可以通过菜单来选择皮肤，不同的皮肤将提供视觉效果不同的按钮、文本框、组合框等界面元素，例如春天(Spring)风格的皮肤将提供浅绿色的按钮、绿色边框的文本框和绿色边框的组合框，而夏天(Summer)风格的皮肤则提供浅蓝色的按钮、蓝色边框的文本框和蓝色边框的组合框，其结构示意图如下图所示：

该皮肤库需要具备良好的灵活性和可扩展性，用户可以自由选择不同的皮肤，开发人员可以在不修改既有代码的基础上增加新的皮肤。

现使用抽象工厂模式来设计该界面皮肤库。实例类图：

实例代码：

• (1) Button：按钮接口，充当抽象产品
• (2) SpringButton：Spring按钮类，充当具体产品
• (3) SummerButton：Summer按钮类，充当具体产品
• (4) TextField：文本框接口，充当抽象产品
• (5) SpringTextField：Spring文本框类，充当具体产品
• (6) SummerTextField：Summer文本框类，充当具体产品
• (7) ComboBox：组合框接口，充当抽象产品
• (8) SpringComboBox：Spring组合框类，充当具体产品
• (9) SummerComboBox：Summer组合框类，充当具体产品
• (10) SkinFactory：界面皮肤工厂接口，充当抽象工厂
• (11) SpringSkinFactory：Spring皮肤工厂，充当具体工厂
• (12) SummerSkinFactory：Summer皮肤工厂，充当具体工厂
• (13) 配置文件App.config
• (14) Program：客户端测试类

结果与分析：

更换皮肤，只需要修改配置文件：

<?xml version="1.0" ?>
<config>
    <className>com.zyt.abstractfactory.example.HaierFactory</className>
</config>

开闭原则的倾斜性

增加产品族：对于增加新的产品族，抽象工厂模式很好地支持了开闭原则，只需要增加具体产品并对应增加一个新的具体工厂，对已有代码无须做任何修改

增加新的产品等级结构：对于增加新的产品等级结构，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，违背了开闭原则

抽象工厂模式的优缺点与使用环境

模式优点

• 隔离了具体类的生成，使得客户端并不需要知道什么被创建
• 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
• 增加新的产品族很方便，无须修改已有系统，符合开闭原则

模式缺点：增加新的产品等级结构麻烦，需要对原有系统进行较大的修改，甚至需要修改抽象层代码，这显然会带来较大的不便，违背了开闭原则

模式适用环境

• 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
• 系统中有多于一个的产品族，但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
• 产品等级结构稳定，设计完成之后，不会向系统中增加新的产品等级结构或者删除已有的产品等级结构