设计模式------抽象工厂模式

博客围绕抽象工厂模式展开,先介绍其定义。接着回顾工厂方法模式,通过数据库操作的例子进行说明。最初简单实现数据库插入和查询功能,添加新数据库时需重复操作,后用多态抽象出共有接口,最后用工厂方法解决显式创建不同类型数据库对象的问题。

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,而无需指定他们具体的类。

首先回顾工厂方法模式,定义一个用于创建对象的接口,让子类决定去实例化哪个类。下面通过一个改进程序来引出工厂方法模式的思考方式。

首先看一个没有涉及模式的例子:

/*
 * 
 * 无任何涉及模式,在一个数据库中添加数据和查询
 * 
 */
class user
{
	String _name;
	int _id;
	void setname(String name)
	{
		this._name = name;
	}
	String getname()
	{
		return this._name;
	}
	void setid(int id)
	{
		this._id = id;
	}
	public int getid()
	{
		return this._id;
	}
}
class sqldatabase
{
	void insertdate(user _user)
	{
		String aa = _user.getname();
		System.out.println("charu yige xinyonghu." + aa);
	}
	user getdate(int id)
	{
		System.out.println("dedao yige xinyonghu shuju.");
		return null;
	}
}
public class datebase1
{
	public static void main(String args[])
	{
	    user us = new user();
	    us.setname("lwy");
	    us.setid(666);
	    sqldatabase sd = new sqldatabase();
	    sd.insertdate(us);
	    sd.getdate(666);
	    System.out.println("end");
	}
}

在这个例子中简单的实现了在数据库中插入数据和查询数据的功能。user是用户类,数据库中对应有个user表。观察sqldatabase这个类,因为类对象直接调用插入数据和读取数据的操作,所以是类对象直接操作的。但是如果我们又添加了以中数据库Access,还是插入数据和读取数据的操作,这个时候需要重复造车,所以把插入数据和读取数据的两个方法提取出来,构造一个两种数据库的父类,使用多态即可不再将方法限定在类对象这一层。所以进一步改进代码:

class user
{
	String _name;
	int _id;
	void setname(String name)
	{
		this._name = name;
	}
	String getname()
	{
		return this._name;
	}
	void setid(int id)
	{
		this._id = id;
	}
	public int getid()
	{
		return this._id;
	}
}
interface factory
{
	public void insertdate(user _user);
	public void getdate();
}
class sqldatabase implements factory
{
	public void insertdate(user _user)
	{
		String aa = _user.getname();
		System.out.println("Sqldatebase insertdate:" + aa);
	}
	public void getdate()
	{
		System.out.println("Sqldatebase getdate.");
	}
}
class Access implements factory
{
	public void insertdate(user _user)
	{
		String aa = _user.getname();
		System.out.println("Access insertdate:" + aa);
	}
	public void getdate()
	{
		System.out.println("Access getdate.");
	}
}
public class database2
{
	public static void main(String args[])
	{
		user us = new user();
		us.setname("lwy");
	    us.setid(666);
		factory sq = new sqldatabase();
		sq.insertdate(us);
		sq.getdate();
		
		factory ac = new Access();
		ac.insertdate(us);
		ac.getdate();
	}
}

以上代码解决了添加不同类型数据库时,使用多态抽象出共有接口的问题。观察以上代码,还有一点问题就是显式的new不同类型数据库,这一点可以用工厂方法来解决,方法就是抽象出一个“创建对象”的接口。代码继续改进如下:

class user
{
	String _name;
	int _id;
	void setname(String name)
	{
		this._name = name;
	}
	String getname()
	{
		return this._name;
	}
	void setid(int id)
	{
		this._id = id;
	}
	public int getid()
	{
		return this._id;
	}
}
interface factory
{
	public void insertdate(user _user);
	public void getdate();
}
class sqldatabase implements factory
{
	public void insertdate(user _user)
	{
		String aa = _user.getname();
		System.out.println("Sqldatebase insertdate:" + aa);
	}
	public void getdate()
	{
		System.out.println("Sqldatebase getdate.");
	}
}
class Access implements factory
{
	public void insertdate(user _user)
	{
		String aa = _user.getname();
		System.out.println("Access insertdate:" + aa);
	}
	public void getdate()
	{
		System.out.println("Access getdate.");
	}
}
interface ICreate
{
	public factory createFactory();
}
class Sqlfactory implements ICreate
{
	public factory createFactory()
	{
		return new sqldatabase();
	}
}
class Acessfactory implements ICreate
{
	public factory createFactory()
	{
		return new Access();
	}
}
public class database3
{
	public static void main(String args[])
	{
		user us = new user();
		us.setname("lwy");
	    us.setid(666);
	    ICreate sqf = new Sqlfactory();
		factory sq = sqf.createFactory();
		sq.insertdate(us);
		sq.getdate();
		
		ICreate acf = new Acessfactory();
		factory ac = acf.createFactory();
		ac.insertdate(us);
		ac.getdate();
	}
}

...

### 抽象工厂模式概述 抽象工厂模式是一种创建型设计模式,其核心在于提供了一种方式来创建一系列相关或相互依赖的对象,而不必指定它们的具体类[^2]。通过这种方式,客户端能够使用统一的接口来获取所需的产品实例,从而降低了系统组件之间的耦合度。 #### 模式的结构与工作原理 该模式主要由四个部分组成: - **抽象工厂(Abstract Factory)**:定义了一个用于创建一族具体产品对象的方法集合。 - **具体工厂(Concrete Factory)**:实现了抽象工厂所声明的操作,负责生产特定种类的产品系列。 - **抽象产品(Abstract Product)**:为每一种可能被生产的物品设定了通用接口。 - **具体产品(Concrete Product)**:实际要创建出来的实体类,继承自相应的抽象产品并实现其功能。 当客户请求某个类型的对象时,会调用相应工厂里的方法得到想要的结果;由于整个过程中只涉及到高层模块对于低层模块的引用(即仅知道如何操作抽象级别的成员),因此即使内部逻辑发生变化也不会影响到外部使用者。 #### 应用场景分析 此模式非常适合应用于以下情况: - 当应用程序存在多个可互换的产品线,并希望保持独立性以便于扩展新特性时不破坏现有代码; - 需要在运行期间动态决定应该采用哪一套设计方案来进行构建; - 要求确保同一版本下的各个组成部分始终一致地协同运作。 例如,在图形库中可以根据不同的渲染引擎选择合适的形状绘制器(如OpenGL vs DirectX)。再比如操作系统风格切换工具里根据不同主题调整窗口控件外观等都是很好的例子。 #### Java实现案例展示 下面给出一段简单的Java代码片段用来说明上述概念的应用: ```java // 定义两个层次的产品接口 public interface GUIFactory { Button createButton(); } public interface Button { void paint(); } ``` 接着分别针对Windows和MacOS平台定制化各自的GUI元素: ```java // Windows风格按钮 class WinButton implements Button { public void paint() { System.out.println("Render a button in the Windows style."); } } // MacOS风格按钮 class MacButton implements Button { public void paint() { System.out.println("Render a button in the macOS style."); } } ``` 最后建立对应的工厂类完成最终组装: ```java // 创建适用于Windows系统的UI部件制造者 class WinFactory implements GUIFactory { @Override public Button createButton() { return new WinButton(); } } // 创建适用于macOS系统的UI部件制造者 class MacFactory implements GUIFactory { @Override public Button createButton() { return new MacButton(); } } ``` 这样就可以很容易地根据当前环境配置选取适当的主题样式了。
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