Java基础教程(206)创建型模式之抽象工厂:抽象工厂:解锁Java对象创建的“家族基因”

在软件系统设计中,我们经常面临创建一系列相互关联或依赖的对象的需求。如果将这些对象的创建代码分散在业务逻辑中,会导致代码高度耦合且难以维护。抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)正是为解决这类问题而生。

1. 理解抽象工厂模式

抽象工厂模式提供一个接口,用于创建相关或依赖对象的家族,而不需要明确指定具体类。其核心在于"产品族"概念——一组具有共同主题的产品对象。

UML核心组成

  • AbstractFactory:声明创建抽象产品的方法
  • ConcreteFactory:实现具体产品的创建
  • AbstractProduct:声明产品对象的接口
  • ConcreteProduct:定义具体产品对象

2. 与工厂方法模式的关键区别

虽然二者都负责对象创建,但抽象工厂模式关注产品家族的创建,而工厂方法模式关注单一产品的创建。抽象工厂通常使用工厂方法实现具体产品的创建,可以说抽象工厂是工厂方法的升级版。

3. 实战示例:跨平台UI组件工厂

假设我们需要开发一个支持Windows和macOS的UI系统,包含按钮和文本框组件。

// 抽象产品:按钮
interface Button {
    void render();
}

// 抽象产品:文本框
interface TextBox {
    void input(String text);
}

// 抽象工厂
interface GUIFactory {
    Button createButton();
    TextBox createTextBox();
}

// 具体产品:Windows按钮
class WindowsButton implements Button {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("渲染Windows风格按钮");
    }
}

// 具体产品:macOS按钮
class MacOSButton implements Button {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("渲染macOS风格按钮");
    }
}

// 具体工厂:Windows组件工厂
class WindowsFactory implements GUIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new WindowsButton();
    }
    
    @Override
    public TextBox createTextBox() {
        return new WindowsTextBox();
    }
}

// 客户端代码
public class Application {
    private Button button;
    private TextBox textBox;
    
    public Application(GUIFactory factory) {
        button = factory.createButton();
        textBox = factory.createTextBox();
    }
    
    public void renderUI() {
        button.render();
        textBox.input("示例文本");
    }
    
    // 使用示例
    public static void main(String[] args) {
        GUIFactory factory;
        String osType = System.getProperty("os.name").toLowerCase();
        
        if (osType.contains("win")) {
            factory = new WindowsFactory();
        } else {
            factory = new MacOSFactory();
        }
        
        Application app = new Application(factory);
        app.renderUI();
    }
}

4. 模式优势与适用场景

优势

  • 确保产品家族的兼容性
  • 客户端与具体实现解耦
  • 易于交换产品系列
  • 符合开闭原则(扩展新产品族)

适用场景

  • 系统需要独立于其产品的创建、组合和表示
  • 系统需要配置多个产品族中的一个
  • 需要强调一系列相关产品的设计约束

5. 总结

抽象工厂模式通过引入"产品族"概念,将对象创建提升到了新的抽象层次。虽然增加了代码复杂度,但它为大型系统提供了无与伦比的扩展性和维护性。当你的系统需要创建相互关联的产品家族时,抽象工厂是最优雅的解决方案。

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