4.抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）

墨家先生

已于 2022-05-07 09:08:56 修改

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分类专栏：设计模式文章标签：抽象工厂模式

于 2022-05-07 01:36:04 首次发布

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本文深入探讨了抽象工厂模式，它是工厂方法模式的扩展，旨在解决一个工厂创建多个产品等级的问题。通过实例代码展示了如何创建产品族，并对比了抽象工厂模式与工厂方法模式的区别。抽象工厂模式降低了系统耦合度，符合开闭原则，但增加新产品种类时需修改抽象工厂，存在一定的局限性。适用场景包括创建一系列相关或依赖的产品族，如不同操作系统的构件或不同品牌的产品系列。

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1.前言

在上文提到工厂方法模式（Factory Method），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，一个工厂往往需要生产多类产品；
为了解决上述的问题，我们又使用了一种新的设计模式：抽象工厂模式。
在这里插入图片描述

同种类称为同等级，也就是说：工厂方法模式只考虑生产同等级的产品，但是在现实生活中许多工厂是综合型的工厂，能生产多等级（种类）的产品，如农场里既养动物又种植物，电器厂既生产电视机又生产洗衣机或空调，大学既有软件专业又有生物专业等。

本节要介绍的抽象工厂模式将考虑多等级产品的生产，将同一个具体工厂所生产的位于不同等级的一组产品称为一个产品族，图 1 所示的是海尔工厂和 TCL 工厂所生产的电视机与空调对应的关系图。

2.介绍

2.1.定义

抽象工厂（AbstractFactory）模式的定义：是一种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。

2.2.特点

抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，工厂方法模式只生产一个等级的产品，而抽象工厂模式可生产多个等级的产品。

使用抽象工厂模式一般要满足以下条件。
系统中有多个产品族，每个具体工厂创建同一族但属于不同等级结构的产品。
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。

2.3.结构与模式

抽象工厂模式同工厂方法模式一样，也是由抽象工厂、具体工厂、抽象产品和具体产品等 4 个要素构成，但抽象工厂中方法个数不同，抽象产品的个数也不同。
抽象工厂模式的主要角色如下：

抽象工厂（Abstract Factory）：提供了创建产品的接口，它包含多个创建产品的方法 newProduct()，可以创建多个不同等级的产品。
具体工厂（Concrete Factory）：主要是实现抽象工厂中的多个抽象方法，完成具体产品的创建。
抽象产品（Product）：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能，抽象工厂模式有多个抽象产品。
具体产品（ConcreteProduct）：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间是多对一的关系。
抽象工厂模式结构图：

2.4.代码实现

// 产品A抽象接口
public interface ProductA {
    void showA();
}
// 产品B抽象接口
public interface ProductB {
    void showB();
}
// 具体产品A1	
public class ConcreteProductA1 implements ProductA {
    @Override
    public void showA() {
        System.out.println("this is ConcreteProductA1");
    }
}
// 具体产品A2
public class ConcreteProductA2 implements ProductA {
    @Override
    public void showA() {
        System.out.println("this is ConcreteProductA2");
    }
}
// 具体产品B1
public class ConcreteProductB1 implements ProductB {
    @Override
    public void showB() {
        System.out.println("this is ConcreteProductB1");
    }
}
// 具体产品B2
public class ConcreteProductB2 implements ProductB {
    @Override
    public void showB() {
        System.out.println("this is ConcreteProductB2");
    }
}
// 抽象工厂
public interface Factory {
    ProductA makeProductA();
    ProductB makeProductB();
}
// 具体工厂1
public class ConcreteFactory1 implements Factory {
    @Override
    public ProductA makeProductA() {
        return new ConcreteProductA1();
    }

    @Override
    public ProductB makeProductB() {
        return new ConcreteProductB1();
    }
}
// 具体工厂2
public class ConcreteFactory2 implements Factory {
    @Override
    public ProductA makeProductA() {
        return new ConcreteProductA2();
    }

    @Override
    public ProductB makeProductB() {
        return new ConcreteProductB2();
    }
}

客户端代码

	@Test
    public void test(){
        Factory f1 = new ConcreteFactory1();
        ProductA pA1 = f1.makeProductA();
        ProductB pB1 = f1.makeProductB();
        pA1.showA();
        pB1.showB();
        Factory f2 = new ConcreteFactory2();
        ProductA pA2 = f2.makeProductA();
        ProductB pB2 = f2.makeProductB();
        pA2.showA();
        pB2.showB();
    }

结果输出

this is ConcreteProductA1
this is ConcreteProductB1
this is ConcreteProductA2
this is ConcreteProductB2

2.5.与工厂方法模式的比较

工厂方法模式	抽象工厂模式
针对的是一个产品等级结构	针对的是面向多个产品等级结构
一个抽象产品类	多个抽象产品类
可以派生出多个具体产品类	每个抽象产品类可以派生出多个具体产品类
一个抽象工厂类，可以派生出多个具体工厂类	一个抽象工厂类，可以派生出多个具体工厂类
每个具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例	每个具体工厂类可以创建多个具体产品类的实例

3.应用场景

3.1.优缺点

3.1.1.优点

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
符合单一职责原则
每个具体工厂类只负责创建对应的产品
不使用静态工厂方法，可以形成基于继承的等级结构。

3.1.2.缺点

抽象工厂模式很难支持新种类产品的变化。
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。
对于新的产品族符合开-闭原则；对于新的产品种类不符合开-闭原则，这一特性称为开-闭原则的倾斜性。