设计模式—— 九：抽象工厂模式

抽象工厂模式：定义、优缺点与应用

最新推荐文章于 2025-10-22 23:28:11 发布

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什么是抽象工厂模式？

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种比较常用的模式，其定义如下：

Provide an interface for creating families of related or dependent objects without specifying their concrete classes.（为创建一组相关或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。）

抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，在有多个业务品种、业务分类时，通过抽象工厂模式产生需要的对象是一种非常好的解决方式。和工厂方法模式相比，抽象工厂模式中的具体工厂不只是创建一种产品，它负责创建一族产品。

抽象工厂模式的通用类图如图9-1所示:

图9-1:抽象工厂模式通用类图

在这里插入图片描述

抽象工厂模式通用类图中包含几个角色：

AbstractFactory（抽象工厂）：它声明了一组用于创建一族产品的方法，每一个方法对应一种产品。
AbstractFactory（抽象工厂）：它声明了一组用于创建一族产品的方法，每一个方法对应一种产品。
AbstractProduct（抽象产品）：它为每种产品声明接口，在抽象产品中声明了产品所具有的业务方法。
ConcreteProduct（具体产品）：它定义具体工厂生产的具体产品对象，实现抽象产品接口中声明的业务方法。

来看一下抽象工厂模式的具体代码，首先有两个互相影响的产品线（也叫做产品族），例如制造汽车的左侧门和右侧门，这两个应该是数量相等的——两个对象之间的约束，每个型号的车门都是不一样的，这是产品等级结构约束的，我们先看看两个产品族的类图，如图9-2所示：

图9-2:抽象工厂模式的通用源码类图

在这里插入图片描述

抽象产品类

复制代码

<span style="color:#141418"><span style="background-color:#ffffff"><code class="language-java"><span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">abstract</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">AbstractProductA</span> {
	<span style="color:#a0a1a7"><em>//每个产品共有的方法</em></span>
	<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">shareMethod</span>(){ 
		
	}
	<span style="color:#a0a1a7"><em>//每个产品相同方法，不同实现 </em></span>
	<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">abstract</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">doSomething</span>();
}

</code></span></span>

产品A1的实现类

复制代码

<span style="color:#141418"><span style="background-color:#ffffff"><code class="language-java"><span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">ProductA1</span> <span style="color:#a626a4">extends</span> <span style="color:#4078f2">AbstractProductA</span> {
	<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">doSomething</span>() {
		System.out.println(<span style="color:#50a14f">"产品A1的实现方法"</span>);
	}
}
</code></span></span>

产品A2的实现类

复制代码

<span style="color:#141418"><span style="background-color:#ffffff"><code class="language-java"><span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">ProductA2</span> <span style="color:#a626a4">extends</span> <span style="color:#4078f2">AbstractProductA</span> {
	<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">doSomething</span>() {
		System.out.println(<span style="color:#50a14f">"产品A2的实现方法"</span>);
	}
}
</code></span></span>

抽象产品类B和B的实现类也是类似的。

抽象工厂类
抽象工厂类定义了两个产品族的产品创建，有N个产品族，就应该定义N个创建方法。

复制代码

<span style="color:#141418"><span style="background-color:#ffffff"><code class="language-java"><span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">abstract</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">AbstractCreator</span> { 
	<span style="color:#a0a1a7"><em>//创建A产品家族 </em></span>
	<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">abstract</span> AbstractProductA <span style="color:#4078f2">createProductA</span>(); 
	<span style="color:#a0a1a7"><em>//创建B产品家族 </em></span>
	<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">abstract</span> AbstractProductB <span style="color:#4078f2">createProductB</span>(); 
}

</code></span></span>

产品等级1的实现类：

复制代码

<span style="color:#141418"><span style="background-color:#ffffff"><code class="language-java"><span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">Creator1</span> <span style="color:#a626a4">extends</span> <span style="color:#4078f2">AbstractCreator</span> {
	<span style="color:#a0a1a7"><em>// 只生产产品等级为1的A产品</em></span>
	<span style="color:#a626a4">public</span> AbstractProductA <span style="color:#4078f2">createProductA</span>() {
		<span style="color:#a626a4">return</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">ProductA1</span>();
	}

	<span style="color:#a0a1a7"><em>// 只生产产品等级为1的B产品</em></span>
	<span style="color:#a626a4">public</span> AbstractProductB <span style="color:#4078f2">createProductB</span>() {
		<span style="color:#a626a4">return</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">ProductB1</span>();
	}
}

</code></span></span>

产品等级2的实现类

复制代码

<span style="color:#141418"><span style="background-color:#ffffff"><code class="language-java"><span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">Creator2</span> <span style="color:#a626a4">extends</span> <span style="color:#4078f2">AbstractCreator</span> {
	<span style="color:#a0a1a7"><em>// 只生产产品等级为2的A产品</em></span>
	<span style="color:#a626a4">public</span> AbstractProductA <span style="color:#4078f2">createProductA</span>() {
		<span style="color:#a626a4">return</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">ProductA2</span>();
	}

	<span style="color:#a0a1a7"><em>// 只生产产品等级为2的B产品</em></span>
	<span style="color:#a626a4">public</span> AbstractProductB <span style="color:#4078f2">createProductB</span>() {
		<span style="color:#a626a4">return</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">ProductB2</span>();
	}
}
</code></span></span>

有M个产品等级就应该有M个实现工厂类，在每个实现工厂中，实现不同产品族的生产任务。

场景类
在场景类中，没有任何一个方法与实现类有关系，对于一个产品来说，我们只要知道它的工厂方法就可以直接产生一个产品对象，无须关心它的实现类。

复制代码

<span style="color:#141418"><span style="background-color:#ffffff"><code class="language-java"><span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">Client</span> {
	<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">static</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">main</span>(String[] args) {
		<span style="color:#a0a1a7"><em>// 定义出两个工厂</em></span>
		<span style="color:#986801">AbstractCreator</span> <span style="color:#986801">creator1</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">Creator1</span>();
		<span style="color:#986801">AbstractCreator</span> <span style="color:#986801">creator2</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">Creator2</span>();
		<span style="color:#a0a1a7"><em>// 产生A1对象</em></span>
		<span style="color:#986801">AbstractProductA</span> <span style="color:#986801">a1</span> <span style="color:#ab5656">=</span> creator1.createProductA();
		<span style="color:#a0a1a7"><em>// 产生A2对象</em></span>
		<span style="color:#986801">AbstractProductA</span> <span style="color:#986801">a2</span> <span style="color:#ab5656">=</span> creator2.createProductA();
		<span style="color:#a0a1a7"><em>// 产生B1对象</em></span>
		<span style="color:#986801">AbstractProductB</span> <span style="color:#986801">b1</span> <span style="color:#ab5656">=</span> creator1.createProductB();
		<span style="color:#a0a1a7"><em>// 产生B2对象</em></span>
		<span style="color:#986801">AbstractProductB</span> <span style="color:#986801">b2</span> <span style="color:#ab5656">=</span> creator2.createProductB();
		<span style="color:#a0a1a7"><em>/** 然后在这里就可以为所欲为了... */</em></span>
	}
}
</code></span></span>

抽象工厂模式优缺点

抽象工厂模式优点L

(1) 抽象工厂模式隔离了具体类的生成，使得客户并不需要知道什么被创建。由于这种隔离，更换一个具体工厂就变得相对容易，所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的那些公共接口，因此只需改变具体工厂的实例，就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。
(2) 当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。
(3) 增加新的产品族很方便，无须修改已有系统，符合“开闭原则”。

抽象工厂模式缺点：

增加新的产品等级结构麻烦，需要对原有系统进行较大的修改，甚至需要修改抽象层代码，这显然会带来较大的不便，违背了“开闭原则”。

抽象工厂模式应用场景

在以下情况下可以考虑使用抽象工厂模式：

(1) 一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节，这对于所有类型的工厂模式都是很重要的，用户无须关心对象的创建过程，将对象的创建和使用解耦。
(2) 系统中有多于一个的产品族，而每次只使用其中某一产品族。可以通过配置文件等方式来使得用户可以动态改变产品族，也可以很方便地增加新的产品族。
(3) 属于同一个产品族的产品将在一起使用，这一约束必须在系统的设计中体现出来。同一个产品族中的产品可以是没有任何关系的对象，但是它们都具有一些共同的约束，如同一操作系统下的按钮和文本框，按钮与文本框之间没有直接关系，但它们都是属于某一操作系统的，此时具有一个共同的约束条件：操作系统的类型。
(4) 产品等级结构稳定，设计完成之后，不会向系统中增加新的产品等级结构或者删除已有的产品等级结构