抽象工厂

9.2 抽象工厂模式的定义

     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，而且无需指定它们的具体类。

     抽象工厂模式的通用类图如图9-3所示。

图9-3 抽象工厂模式通用类图

     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。我们来看抽象工厂的通用源代码，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，我们先看两个产品族的类图，如图9-4所示。

图9-4 抽象工厂模式通用源码类图

     注意类图上的圈圈、框框相对应，两个抽象的产品类可以有关系，例如共同继承或实现一个抽象类或接口，其源代码如代码清单9-11所示。

代码清单9-11 抽象产品类

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

public abstract class AbstractProductA {   //每个产品共有的方法   public void shareMethod(){   }   //每个产品相同方法，不同实现   public abstract void doSomething();   }

     两个具体的产品实现类如代码清单9-12、9-13所示。

代码清单9-12 产品A1的实现类

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1 2 3 4 5 6 7 8 9

public class ProductA1 extends AbstractProductA {   public void doSomething() {   System.out.println( "产品A1的实现方法" );   }   }

代码清单9-13 产品A2的实现类

?

1 2 3 4 5 6 7 8 9

public class ProductA2 extends AbstractProductA {   public void doSomething() {   System.out.println( "产品A2的实现方法" );   }   }

     产品B与此类似，不再赘述。抽象工厂类AbstractCreator的职责是定义每个工厂要实现的功能，在通用代码中，抽象工厂类定义了两个产品族的产品创建，如代码清单9-14所示。

代码清单9-14 抽象工厂类

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

public abstract class AbstractCreator {   //创建A产品家族   public abstract AbstractProductA createProductA();   //创建B产品家族   public abstract AbstractProductB createProductB();   }

     注意 有N个产品族，在抽象工厂类中就应该有N个创建方法。

     如何创建一个产品，则是有具体的实现类来完成的，Creator1和Creator2如代码清单9-15、9-16所示。

代码清单9-15 产品等级1的实现类

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

public class Creator1 extends AbstractCreator {   //只生产产品等级为1的A产品   public AbstractProductA createProductA() {   return new ProductA1();   }   //只生产产品等级为1的B产品   public AbstractProductB createProductB() {   return new ProductB1();   }   }

代码清单9-16 产品等级2的实现类

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

public class Creator2 extends AbstractCreator {   //只生产产品等级为2的A产品   public AbstractProductA createProductA() {   return new ProductA2();   }   //只生产产品等级为2的B产品   public AbstractProductB createProductB() {   return new ProductB2();   }   }

     注意 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。

     具体在业务如何的产生一个与实现无关的对象呢？如代码清单9-17所示。

代码清单9-17 场景类

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

public class Client {   public static void main(String[] args) {   //定义出两个工厂   AbstractCreator creator1 = new Creator1();   AbstractCreator creator2 = new Creator2();   //产生A1对象   AbstractProductA a1 = creator1.createProductA();   //产生A2对象   AbstractProductA a2 = creator2.createProductA();   //产生B1对象   AbstractProductB b1 = creator1.createProductB();   //产生B2对象   AbstractProductB b2 = creator2.createProductB();   /*   * 然后在这里就可以为所欲为了...   */   }   }

     You See，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，无需关心它的实现类。

9.3抽象工厂模式的应用

9.3.1 抽象工厂模式的优点

• 封装性，每个产品的实现类不是高层模块要关系的，要关心的是什么？是接口，是抽象，它不关心对象是如何创建出来，这由谁负责呢？工厂类，只要知道工厂类是谁，我就能创建出一个需要的对象，省时省力，优秀设计就应该如此。
• 产品族内的约束为非公开状态。例如生产男女比例的问题上，猜想女娲娘娘肯定有自己的打算，不能让女盛男衰，否则女性的优点不就体现不出来了吗？那在抽象工厂模式，就应该有这样的一个约束：每生产1个女性，就同时生产出1.2个男性，这样的生产过程对调用工厂类的高层模块来说是透明的，它不需要知道这个约束，我就是要一个黄色女性产品就可以了，具体的产品族内的约束是在工厂内实现的。

9.3.2 抽象工厂模式的缺点

     抽象工厂模式的最大缺点就是产品族扩展非常困难，为什么这么说呢？我们以通用代码为例，如果要增加一个产品C，也就是说有产品家族由原来的2个，增加到3个，看看我们的程序有多大改动吧！抽象类AbstractCreator要增加一个方法createProductC()，然后，两个实现类都要修改，想想看，这在项目中的话，还这么让人活！严重违反了开闭原则，而且我们一直说明抽象类和接口是一个契约，改变契约，所有与契约有关系的代码都要修改，这段代码叫什么？叫“有毒代码”，——只要这段代码有关系，就可能产生侵害的危险！

9.3.3 抽象工厂模式的使用场景

     抽象工厂模式的使用场景定义非常简单：一个对象族（或是一组没有任何关系的对象）都有相同的约束，则可以使用抽象工厂模式，什么意思呢？例如一个文本编辑器和一个图片处理器，都是软件实体，但是*nix下的文本编辑器和WINDOWS下的文本编辑器虽然功能和界面都相同，但是代码实现是不同的，图片处理器也是类似情况，也就是具有了共同的约束条件：操作系统类型，于是我们可以使用抽象工厂模式，产生不同操作系统下的编辑器和图片处理器。

9.3.3.4 抽象工厂模式的注意实现

     在抽象工厂模式的缺点中，我们提到抽象工厂模式的产品族扩展比较困难，但是一定要清楚是产品族扩展困难，而不是产品等级，在该模式下，产品等级是非常容易扩展的，增加一个产品等级，只要增加一个工厂类负责新增加出来的产品生产任务即可，也就是说横向扩展容易，纵向扩展困难。以人类为例子， 产品等级中只要男、女两个性别，现实世界还有一种性别：双性人，即使男人也是女人（俗语就是阴阳人），那我们要扩展这个产品等级也是非常容易的，增加三个产品类，分别对应不同的肤色，然后再创建一个工厂类，专门负责不同肤色人的双性人的创建任务，完全通过扩展来实现的需求的变更，从这一点上看，抽象工厂模式是符合开闭原则的。

9.4最佳实践

     一个模式在什么情况下才能够使用，是很多读者比较困惑的地方，抽象工厂模式是一个简单的模式，使用的场景非常多，大家在软件产品开发过程中，涉及到不同操作系统的时候，都可以考虑使用抽象工厂模式，例如一个应用，需要在三个不同平台上运行：Windows、Linux、Android（Google发布的智能终端操作系统）上运行，你会怎么设计？分别设计三套不同的应用？非也非也，通过抽象工厂模式屏蔽掉操作系统对应用的影响。三个不同操作系统上的软件功能、应用逻辑、UI都应该是非常类似，唯一不同的是调用不同的工厂方法，由不同的产品类去处理与操作系统交互的信息。