设计模式-抽象工厂

本文通过具体实例解析了抽象工厂模式的应用场景,展示了如何利用该模式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。以电脑配件制造为例,演示了三星和IBM如何通过抽象工厂模式实现各自产品的生产。

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最近在啃spring源码,发现抽象工厂对于复杂框架的设计,有着千丝万缕的联系,spring本身就是一个超级工厂。

定义: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。

本质:选择产品簇的实现。

下面通过具体的实例来说明抽象工厂的适用场景

首先我们定义一个接口:员工接口

public interface Employee{

public Computer produceComputer1();

public Computer produceComputer2();

}

上面的接口告诉我们一个道理:人是可以生产电脑的。

接着要告诉大家的是:电脑必须要有键盘、鼠标

于是...


public public interface Mouse {

public void click();

}


public interface KeyBoard {

public void input();


}

我们简单定义了键盘鼠标的一些行为,比如鼠标是可以点击的,键盘是可以输入文字的。


随着社会的发展,电脑变得越来越个性化,于是产生了不同的品牌,每种品牌的电脑又可以分为不同的系列,我们简单的列举了computer1系列、computer2系列,假设三星有三星的系列,IBM有IBM系列。再来看看电脑的构成,三星品牌的电脑由三星的键盘、鼠标进行配套,IBM品牌的电脑由IBM的键盘、鼠标进行配置,不同品牌间的部件“互不侵犯”

于是三星制造了自己的键盘、鼠标


public class SamMouse1 implements Mouse {
public void click() {
System.out.println("sam mouse1's click...");
}
}


public class SamMouse2 implements Mouse {
public void click() {
System.out.println("sam mouse2 's click...");
}
}


public class SamKeyBoard1 implements KeyBoard {
public void input() {
System.out.println("sam keyboard1's input...");
}
}

public class SamKeyBoard2 implements KeyBoard {
public void input() {
System.out.println("sam keyboard2's input...");
}
}


与此同时,IBM也制造了自己的鼠标、键盘

public class IBMMouse1 implements Mouse {
public void click() {
System.out.println("ibm mouse1's click...");
}
}


public class IBMMouse2 implements Mouse {
public void click() {
System.out.println("ibm mouse2 's click...");
}
}


public class IBMKeyBoard1 implements KeyBoard {
public void input() {
System.out.println("ibm keyboard1's input...");
}
}

public class IBMKeyBoard2 implements KeyBoard {
public void input() {
System.out.println("ibm keyboard2's input...");
}
}


紧接着

三星的员工制造出了三星品牌的电脑

public class SamEmployee implements Employee {
public Computer produceComputer1() {
return new SamComputer1();
}

public Computer produceComputer2() {
return new SamComputer2();
}
}


竞争很激烈,IBM也几乎同时完成


public class IBMEmployee implements Employee {
public Computer produceComputer1() {
return new IBMComputer1();
}

public Computer produceComputer2() {
return new IBMComputer2();
}
}


我们来看看三星的电脑是如何配置的


public class SamComputer1 implements Computer {
public Mouse mouse() {
return new SamMouse1();
}
public KeyBoard input() {
return new SamKeyBoard1();
}
}

public class SamComputer2 implements Computer {
public Mouse mouse() {
return new SamMouse2();
}
public KeyBoard input() {
return new SamKeyBoard2();
}
}


再来关注一下IBM的配置情况

public class IBMComputer1 implements Computer {
public Mouse mouse() {
return new IBMMouse1();
}
public KeyBoard input() {
return new IBMKeyBoard1();
}
}

public class IBMComputer2 implements Computer {
public Mouse mouse() {
return new IBMMouse2();
}
public KeyBoard input() {
return new IBMKeyBoard2();
}
}


最后我们来体验一下三星2系列的使用情况
@Test
public void testFactory(){

Employee employee = new SamEmployee();
Computer computer = employee.produceComputer2();
Mouse mouse = computer.mouse();
mouse.click();

}


输出如下:

sam mouse222 's click...


### 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- 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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