大话设计模式 —— 第十五章《抽象工厂模式》C++ 代码实现

前言

定义

优点

缺点

应用场景

抽象工厂模式与工厂方法模式的区别

总结

前言

学习完工厂方法模式，发现工厂方法模式存在一个严重的问题：

一个具体工厂只能创建一类产品

而在实际过程中，一个工厂往往可能需要生产不同类型的产品。为了解决上述的问题，可以使用抽象工厂模式来解决。

定义

为创建一组相关或者相互依赖的对象提供一个接口，而且无须指定它们的具体类。

简单的说，抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，当存在多个产品族时，产品族之间是存在相关或者依赖关系，可以使用抽象工厂来创建产品。

产品族（也称为产品线），用一个生产电脑的例子来举例，假如一个工厂是生产联想和惠普的电脑，但是电脑也有多个产品线：台式机、笔记本和平板等等。联想和惠普都在生产这些不同产品线上的电脑。

抽象产品（AbstractProduct）：一个抽象类或接口，负责定义具体产品必须实现的方法；

具体产品（ConcreteProduct）：定义具体工厂生产的具体产品，并实现 AbstractProduct中定义的接口。

抽象工厂（AbstractFactory）：一个接口或抽象类，它声明了用来创建不同产品的方法。

具体工厂（ConcreteFactory）：具体工厂重写AbstractFactory中的抽象方法，使该方法返回 ConcreteProduct 的实例。

用 C++ 代码实现大话设计模式本章代码：

#include<iostream>
using namespace std;

class Department  // 抽象产品Department ,定义具体产品的公共接口
{
public:
	virtual ~Department() = default;
	virtual void Insert() = 0;
	virtual Department *GetDepartment() = 0;
};

// 创建具体产品类SqlserDepartment， 定义生产的具体产品；
class  SqlserDepartment :public Department 
{
public:
	void Insert()override
	{
		cout << "在SQL Server 中给 Department 表增加一条记录！" << endl;
	}
	Department *GetDepartment()override
	{
		cout << "在SQL Server 中根据ID 得到 Department 表一条记录！" << endl;
		return nullptr;
	}
};
// 创建具体产品类AccessDepartment， 定义生产的具体产品；
class AccessDepartment : public Department 
{
public:
	void Insert()override
	{
		cout << "在 Access 中给 Department 表增加一条记录！" << endl;
	}
	Department *GetDepartment()override
	{
		cout << "在 Access 中根据ID 得到 Department 表一条记录！" << endl;
		return nullptr;
	}
};





class User   // 抽象产品User ,定义具体产品的公共接口
{

public:
	virtual ~User() = default;
	virtual void Insert() = 0;
	virtual User *GetUser() = 0;
};

// 创建具体产品类SqlserverUser， 定义生产的具体产品；
class SqlserverUser :public User  
{
public:
	void Insert()override
	{
		cout << "在SQL Server 中给 User表增加一条记录！" << endl;
	}
	User *GetUser()override
	{
		cout << "在SQL Server 中根据ID 得到 User表一条记录！" << endl;
		return nullptr;
	}
};
// 创建具体产品类AccessUser， 定义生产的具体产品；
class AccessUser :public User  
{
public:
	void Insert()override
	{
		cout << "在 Access 中给 User表增加一条记录！" << endl;
	}
	User *GetUser()override
	{
		cout << "在 Access 中根据ID 得到 User表一条记录！" << endl;
		return nullptr;
	}
};



class AbstractFactory  // 抽象工厂,定义具体工厂的公共接口
{
public:
	virtual ~AbstractFactory() = default;
	virtual User *CreateUser() = 0;
	virtual Department *CreateDepartment() = 0;
};

// 创建具体工厂SqlServerFactory,定义创建对应具体产品实例的方法；
class SqlServerFactory :public AbstractFactory 
{
public:
	User *CreateUser()override
	{
		return new SqlserverUser(); // 该工厂 生产的产品
	}
	Department *CreateDepartment()override
	{
		return new SqlserDepartment;
	}
};
// 创建具体工厂AccessFactory，定义创建对应具体产品实例的方法；
class AccessFactory :public AbstractFactory  
{
public:
	User *CreateUser()override
	{
		return new AccessUser(); // 该工厂 生产的产品
	}
	Department *CreateDepartment()override
	{
		return new AccessDepartment;
	}
};


int main()
{
	// AbstractFactory *factory = new SqlServerFactory;
	AbstractFactory *factory = new AccessFactory;
	User *iu = factory->CreateUser(); // 调用的是 AccessFactory 工厂，准备生产  SqlserverUser 产品
	iu->Insert();
	iu->GetUser();

	Department *id = factory->CreateDepartment(); // 调用的是 AccessFactory 工厂，准备生产  AccessDepartment 产品
	id->Insert();
	id->GetDepartment();

	delete factory;
	delete iu;
	delete id;
	factory = nullptr;
	id = nullptr;
	id = nullptr;
	system("pause");
	return 0;
}

运行截图：

优点

允许使用抽象的接口来创建一组相关产品，而不需要知道或关心实际生产出的具体产品是什么，这样就可以从具体产品中被解耦。

具体类的创建实例过程与客户端分离，客户端通过工厂的抽象接口操纵实例，客户端并不知道具体的实现是谁。

抽象工厂模式除了具有工厂方法模式的优点外，最主要的优点就是可以在类的内部对产品族进行约束。所谓的产品族，一般或多或少的都存在一定的关联，抽象工厂模式就可以在类内部对产品族的关联关系进行定义和描述，而不必专门引入一个新的类来进行管理。

降低耦合

抽象工厂模式将具体产品的创建延迟到具体工厂的子类中，这样将对象的创建封装起来，可以减少客户端与具体产品类之间的依赖，从而使系统耦合度低，这样更有利于后期的维护和扩展；

更符合开-闭原则

新增一种产品类时，只需要增加相应的具体产品类和相应的工厂子类即可，但是简单工厂模式需要修改工厂类的判断逻辑

给一个图如何理解产品族：

缺点

扩展困难,产品族中需要增加一个新的产品，则几乎所有的工厂类都需要进行修改

这是因为抽象工厂接口中已经确定了可以被创建的产品集合，如果需要添加新产品，此时就必须去修改抽象工厂的接口，这样就涉及到抽象工厂类的以及所有子类的改变，这样也就违背了“开发——封闭”原则。所以使用抽象工厂模式时，对产品等级结构的划分是非常重要的。

应用场景

当需要创建的对象是一系列相互关联或相互依赖的产品族时，便可以使用抽象工厂模式。说的更明白一点，就是一个继承体系中，如果存在着多个等级结构（即存在着多个抽象类），并且分属各个等级结构中的实现类之间存在着一定的关联或者约束，就可以使用抽象工厂模式。假如各个等级结构中的实现类之间不存在关联或约束，则使用多个独立的工厂来对产品进行创建，则更合适一点。

一个系统不要求依赖产品类实例如何被创建、组合和表达的细节，这对于所有形态的工厂模式的前提

这个系统有多个系列产品，而系统中只使用其中某一系列产品

系统要求提供一个产品类的库，所有产品以同样的接口出现，客户端不需要依赖具体实现。

一个产品线（或是一组没有任何关系的对象）拥有相同的约束。

抽象工厂模式与工厂方法模式的区别

抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，他用来创建一组相关或者相互依赖的对象。他与工厂方法模式的区别就在于，工厂方法模式针对的是一个产品等级结构；而抽象工厂模式则是针对的多个产品等级结构。在编程中，通常一个产品结构，表现为一个接口或者抽象类，也就是说，工厂方法模式提供的所有产品都是衍生自同一个接口或抽象类，而抽象工厂模式所提供的产品则是衍生自不同的接口或抽象类。

在抽象工厂模式中，有一个产品族的概念：所谓的产品族，是指位于不同产品等级结构中功能相关联的产品组成的家族。抽象工厂模式所提供的一系列产品就组成一个产品族；而工厂方法提供的一系列产品称为一个等级结构。我们依然拿生产汽车的例子来说明他们之间的区别。

在上面的类图中，两厢车和三厢车称为两个不同的等级结构；而2.0排量车和2.4排量车则称为两个不同的产品族。再具体一点，2.0排量两厢车和2.4排量两厢车属于同一个等级结构，2.0排量三厢车和2.4排量三厢车属于另一个等级结构；而2.0排量两厢车和2.0排量三厢车属于同一个产品族，2.4排量两厢车和2.4排量三厢车属于另一个产品族。

明白了等级结构和产品族的概念，就理解工厂方法模式和抽象工厂模式的区别了，如果工厂的产品全部属于同一个等级结构，则属于工厂方法模式；如果工厂的产品来自多个等级结构，则属于抽象工厂模式。在本例中，如果一个工厂模式提供2.0排量两厢车和2.4排量两厢车，那么他属于工厂方法模式；如果一个工厂模式是提供2.4排量两厢车和2.4排量三厢车两个产品，那么这个工厂模式就是抽象工厂模式，因为他提供的产品是分属两个不同的等级结构。当然，如果一个工厂提供全部四种车型的产品，因为产品分属两个等级结构，他当然也属于抽象工厂模式了。

详细对比请参见下图：

总结

无论是简单工厂模式，工厂方法模式，还是抽象工厂模式，他们都属于工厂模式，在形式和特点上也是极为相似的，他们的最终目的都是为了解耦。在使用时，我们不必去在意这个模式到底工厂方法模式还是抽象工厂模式，因为他们之间的演变常常是令人琢磨不透的。经常你会发现，明明使用的工厂方法模式，当新需求来临，稍加修改，加入了一个新方法后，由于类中的产品构成了不同等级结构中的产品族，它就变成抽象工厂模式了；而对于抽象工厂模式，当减少一个方法使的提供的产品不再构成产品族之后，它就演变成了工厂方法模式。

所以，在使用工厂模式时，只需要关心降低耦合度的目的是否达到了。