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抽象工厂模式

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）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。抽象工厂模式定义了一个超级工厂，用于创建其他工厂。抽象工厂模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

在抽象工厂模式中，接口是负责创建一个相关对象的工厂，不需要显式指定它们的类。每个生成的工厂都能按照工厂模式提供对象。

抽象工厂起源于以前对不同操作系统的图形化解决方案，如不同操作系统中的按钮和文本框控件其实现不同，展示效果也不一样，对于每一个操作系统，其本身就构成一个产品类，而按钮和文本框控件也构成一个产品类，两种产品类两种变化，各自有自己的特性。

介绍

意图：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

主要解决：主要解决接口选择的问题。

何时使用：系统的产品有多于一个的产品族，而系统只消费其中某一族的产品。

如何解决：在一个产品族里面，定义多个产品。

关键代码：在一个工厂里聚合多个同类产品。

应用范例：工作了，为了参加一些聚会，肯定有两套或多套衣服吧，比如说有商务装（成套，一系列具体产品）、时尚装（成套，一系列具体产品），甚至对于一个家庭来说，可能有商务女装、商务男装、时尚女装、时尚男装，这些也都是成套的，即一系列具体产品。假设一种情况（现实中是不存在的，要不然，没法进入共产主义了，但有利于说明抽象工厂模式），在您的家中，某一个衣柜（具体工厂）只能存放某一种这样的衣服（成套，一系列具体产品），每次拿这种成套的衣服时也自然要从这个衣柜中取出了。用 OOP 的思想去理解，所有的衣柜（具体工厂）都是衣柜类的（抽象工厂）某一个，而每一件成套的衣服又包括具体的上衣（某一具体产品），裤子（某一具体产品），这些具体的上衣其实也都是上衣（抽象产品），具体的裤子也都是裤子（另一个抽象产品）。

优点：当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。

缺点：产品族扩展非常困难，要增加一个系列的某一产品，既要在抽象的 Creator 里加代码，又要在具体的里面加代码。

使用场景：

1、QQ 换皮肤，一整套一起换。
2、生成不同操作系统的程序。

注意事项：产品族难扩展，产品等级易扩展。

实现

我们将创建 Shape 和 Color 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，这两个工厂类都是扩展了 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。

抽象工厂模式的 UML 图

步骤 1

为形状创建一个接口。

Shape.java

public interface Shape { void draw(); }

步骤 2

创建实现接口的实体类。

Rectangle.java

Rectangle.java

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

Square.java

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

Circle.java

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

步骤 3

为颜色创建一个接口。

Color.java

public interface Color { void fill(); }

步骤4

创建实现接口的实体类。

Red.java

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

Green.java

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

Blue.java

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

步骤 5

为 Color 和 Shape 对象创建抽象类来获取工厂。

AbstractFactory.java

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

步骤 6

创建扩展了 AbstractFactory 的工厂类，基于给定的信息生成实体类的对象。

ShapeFactory.java

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; } }

ColorFactory.java

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 7

创建一个工厂创造器/生成器类，通过传递形状或颜色信息来获取工厂。

FactoryProducer.java

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; } }

步骤 8

使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory，通过传递类型信息来获取实体类的对象。

AbstractFactoryPatternDemo.java

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(); } }

步骤 9

执行程序，输出结果：

Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.
Inside Red::fill() method.
Inside Green::fill() method.
Inside Blue::fill() method.

抽象工厂模式与工厂模式对比

抽象工厂模式和工厂方法模式很相似，但是抽象工厂模式将抽象发挥的更加极致，是三种工厂模式中最抽象的一种设计模式。抽象工厂模式，也叫做Kit模式，提供了创建一系列相关抽象子类的接口，而无需指定它们具体的类型。

抽象工厂模式中定义了抽象工厂类，抽象工厂类中定义了每个系列的抽象子类创建所需的方法，这些方法对应着不同类型的抽象子类范例化过程。

工厂模式中抽象子类都是基于同一个抽象类的，是同一个类型的抽象子类。而抽象工厂模式可能会有多个类型的抽象类，抽象子类分别继承自对应类型的抽象类，相同类型的抽象子类都是属于不同系列的。工厂模式可以看做抽象工厂模式的特例。

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设计模式单例模式（Singleton Pattern）：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。单例模式是最简单、最常用的设计模式之一，属于创建型模式。单例模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，而且确保只有单个对象被创建。另外，单例类提供了一种访问其唯一对象的方式，客户端可以直接使用，无需实例化该类的对象。

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