【西瓜带你学设计模式 | 第四期 - 抽象工厂模式】抽象工厂模式 —— 定义、核心结构、实战示例、优缺点与适用场景及模式区别

文章目录前言1. 抽象工厂模式是什么2. 解决什么问题2.1 有多个“产品维度”并且需要成套切换2.2 变化点分散导致代码难维护3. 核心结构4. 示例4.1 抽象产品Slice切片4.2 抽象产品Pulp果肉4.3 具体产品RedSlice / OrangeSlice切片 / RedPulp / OrangePulp果肉4.4 抽象工厂WatermelonFactory声明“创建产品族”的方法4.5 具体工厂RedWatermelonFactory / OrangeWatermelonFactory4.6 客户端使用只依赖抽象工厂与抽象产品5. 为什么叫“抽象工厂”6. 优缺点优点缺点7. 适用场景总结8. 与“工厂方法 / 简单工厂 / 建造者模式”的区别8.1 抽象工厂 vs 简单工厂8.2 抽象工厂 vs 工厂方法8.3 抽象工厂 vs 建造者模式9. 总结前言在抽象工厂模式Abstract Factory里我们关注的核心通常不是“只创建一个对象”而是创建一整套“相互关联”的对象族并且保证它们之间的兼容性。当你发现系统里既有“产品A的实现要切换”又有“产品B的实现也要一起跟着切换”而且它们经常成对/成套出现并且你希望它们在同一轮使用中保持一致性时就很适合考虑抽象工厂模式。1. 抽象工厂模式是什么抽象工厂模式提供一个创建抽象产品族的接口其中每个抽象方法负责创建一个“产品等级”的对象具体工厂类实现这些方法来生成一整套相同风格/同一系列的具体产品。用更直观的话说工厂负责“生产”抽象工厂负责“生产一族产品”具体工厂负责“生产某一族具体产品”比如一套 ThemeWin 风格 / Mac 风格2. 解决什么问题抽象工厂要解决的典型问题是2.1 有多个“产品维度”并且需要成套切换例如一个 UI 系统可能同时需要按钮Button输入框Input菜单Menu如果你只用简单工厂你可能会写出这种“局部切换但容易混搭”的逻辑本轮 UI 想要 “Mac 风格” 的按钮却误用了 “Windows 风格” 的输入框结果就是不同实现组合导致风格不一致甚至行为不兼容。2.2 变化点分散导致代码难维护当你频繁在客户端里做if/else来选择具体类代码会充满类型分支新增产品族时要改很多地方违背开闭原则扩展要改已有逻辑抽象工厂的目标是让客户端只依赖抽象工厂接口具体工厂决定生成哪一套具体产品保证同一工厂创建出来的产品彼此兼容3. 核心结构抽象工厂模式一般包含四类角色抽象产品AbstractProduct产品的抽象接口/抽象类例如 Button、Input具体产品ConcreteProduct实现这些抽象接口的具体类例如 MacButton、WinButton抽象工厂AbstractFactory声明创建一族产品的方法创建 Button、创建 Input…具体工厂ConcreteFactory实现抽象工厂生产某一套“同风格/同系列”的具体产品客户端Client通过抽象工厂创建产品并使用抽象产品接口不关心“具体 new 哪个类”一句话串起来Client 只认 AbstractFactoryAbstractFactory 生产一整套 AbstractProductConcreteFactory 决定具体是哪一族产品。4. 示例同一主题下的组件必须成套一致。4.1 抽象产品Slice切片publicinterfaceSlice{voidshow();}4.2 抽象产品Pulp果肉publicinterfacePulp{voidshow();}4.3 具体产品RedSlice / OrangeSlice切片 / RedPulp / OrangePulp果肉publicclassRedSliceimplementsSlice{Overridepublicvoidshow(){System.out.println(红心西瓜切片红色通透、甜香);}}publicclassOrangeSliceimplementsSlice{Overridepublicvoidshow(){System.out.println(橙心西瓜切片橙红渐变、清爽);}}publicclassRedPulpimplementsPulp{Overridepublicvoidshow(){System.out.println(红心西瓜果肉细腻红润、脆甜);}}publicclassOrangePulpimplementsPulp{Overridepublicvoidshow(){System.out.println(橙心西瓜果肉柔软橙香、清甜);}}4.4 抽象工厂WatermelonFactory声明“创建产品族”的方法publicinterfaceWatermelonFactory{SlicecreateSlice();PulpcreatePulp();}4.5 具体工厂RedWatermelonFactory / OrangeWatermelonFactorypublicclassRedWatermelonFactoryimplementsWatermelonFactory{OverridepublicSlicecreateSlice(){returnnewRedSlice();}OverridepublicPulpcreatePulp(){returnnewRedPulp();}}publicclassOrangeWatermelonFactoryimplementsWatermelonFactory{OverridepublicSlicecreateSlice(){returnnewOrangeSlice();}OverridepublicPulpcreatePulp(){returnnewOrangePulp();}}4.6 客户端使用只依赖抽象工厂与抽象产品publicclassClient{privatefinalSliceslice;privatefinalPulppulp;publicClient(WatermelonFactoryfactory){this.slicefactory.createSlice();this.pulpfactory.createPulp();}publicvoidserve(){slice.show();pulp.show();}publicstaticvoidmain(String[]args){WatermelonFactoryfactorynewRedWatermelonFactory();// 切换口味/系列只换工厂ClientclientnewClient(factory);client.serve();}}关键点客户端不需要知道RedSlice/RedPulp或OrangeSlice/OrangePulp的具体类名保证成套一致。5. 为什么叫“抽象工厂”你会发现抽象工厂不仅解决“创建对象”还解决了多个相关对象一起创建同一套产品族之间保持一致性这就是“抽象工厂 生产产品族”的根本原因。6. 优缺点优点保证产品族一致性同一主题/系列生成出来的对象天然兼容降低客户端对具体类的依赖客户端只依赖抽象工厂和抽象产品更符合开闭原则扩展产品族新增一个系列例如 Android 风格通常只需新增一套具体工厂与具体产品适合“多维度变化”不同产品维度按钮/输入框/菜单一起切换时优势明显缺点类会显著变多每新增一个产品族需要新增多个具体产品 一个具体工厂新增“产品等级”会更麻烦例如新增一种新组件类型例如 Slider意味着要扩展所有具体工厂的创建方法结构相对复杂相比简单工厂/工厂方法可读性要求更高7. 适用场景总结建议使用抽象工厂模式当你具备以下特征你的系统需要创建多个类型的对象这些对象属于同一产品族比如一套 UI 组件、一套数据库方言、一套操作系统风格你希望客户端在运行时通过选择不同工厂来获得不同风格的产品族你需要保证“同族产品之间的兼容性”系统的产品族可能不断扩展更常见8. 与“工厂方法 / 简单工厂 / 建造者模式”的区别8.1 抽象工厂 vs 简单工厂简单工厂通常只负责“创建一个等级”的产品一个维度用参数决定返回哪个具体类抽象工厂负责“创建一整套产品族”多个维度Button Input …一句话简单工厂偏“单产品”抽象工厂偏“产品族”。8.2 抽象工厂 vs 工厂方法工厂方法Factory Method延迟创建到子类一个创建维度通常是“一个抽象产品 一个具体工厂创建它”抽象工厂一个工厂要创建多个抽象产品并保证它们属于同一族一句话工厂方法解决“一个产品等级”的创建延迟抽象工厂解决“多个产品等级的成套一致”。8.3 抽象工厂 vs 建造者模式建造者Builder强调“一步步构建复杂对象”同一个对象的构建过程可变化最终仍是一个对象抽象工厂强调“创建一族相互关联的对象”更像是多个产品的生产体系一句话建造者关注“构建过程”抽象工厂关注“生产产品族”。9. 总结抽象工厂模式通过“抽象工厂 具体工厂”来生产一整套相互兼容的产品族。客户端只依赖抽象接口避免散落的new与if/else从而在“多维度成套切换”场景下更易维护、更稳健。